Коагулянт для очистки сточной воды: виды, принцип действия, как выбрать

Очистке сточных вод любое предприятие уделяет особое значение. Разработка и внедрение программ, направленных на защиту окружающей среды и сохранение флоры и фауны водоемов, проходят в каждом регионе.

Предприятия, осуществляющие слив сточных вод в естественные водоемы, несут бремя ответственности, а соблюдение ими правил организации стоков, очистки и обеззараживания загрязненной и бывшей в использовании воды контролируются на правительственном уровне.

Именно поэтому вопросу выбора наиболее эффективной, безопасной и надежной системы очистки сточных вод уделяется так много внимания.

Метод коагуляции – новое направление в очищении и обеззараживании сточных вод

Сегодня существует несколько методов очищения загрязненных, среди которых особую популярность получил коагуляционный метод очистки воды, относящийся к категории химических, не представляющий угрозы природе.

Коагуляция воды направлена на качественную очистку подвергающихся обработке и переработке жидкостей, которые используются на промышленных объектах.

Проведенное очищение и обеззараживание загрязненной воды позволяет вторично ее использовать или осуществлять сброс в реки, не нанося вред окружающей среде, живой флоре и фауне, что особенно важно сегодня, когда вопросам экологии и сохранения природных ресурсов уделяется столько внимания.

• Основная задача системы очистки стоков – удаление загрязнений, для которых подбирается строго определенный коагулянт для очистки воды с целенаправленным действием.
• Коагуляция позволяет эффективно очистить сточные воды с использованием специальных реагентов, нахождение в воде которых впоследствии не приведет к нарушению микрофлоры природного водоема, куда идет слив сточных вод предприятия.
• В качестве загрязнителей могут выступать:

• коллоидные вещества: соли, минералы — частицы мелкие, растворяемые в воде;
• взвешенные крупные частицы — песок или глина.

Если в случае с крупными частицами неплохие результаты очистки демонстрирует метод отстаивания сточных вод с последующим оседанием крупных частиц, то наиболее эффективным методом удаления коллоидных веществ является очистка воды коагуляцией.

Виды коагуляции и их эффективность в системе очистки стоков

Флокуляция

Коагуляция воды сернокислым алюминием «запускает» процесс гидролиза с последующим перемешиванием добавленного реагента и жидкости. Перед тем, как поступить в фильтрационную систему инородные частицы «преобразовываются» в хлопья.

Методика называется флокуляцией, она отличается от коагуляции только добавляемым в воду реагентом.

В случае флокуляции добавляется сернокислый алюминий, действие которого направлено на раздробление примесей до состояния хлопьев с их последующим оседанием.

«Классическая» коагуляция

1. Коагуляция наоборот – объединяет мелкие взвеси между собой, образуя более крупные частицы, которые за счет своего увеличенного веса оседают и удаляются путем фильтрации или отстаивания.
2. Коагуляционный метод допускает применение разных по назначению коагулянтов, направленных на очистку воды.

3. По сути, в основе методики лежит укрупнение мелких коллоидных загрязнителей и их последующее оседание или задержание с использованием специальных механических фильтров.

4. Методы флокуляции и коагуляции распространены достаточно широко и используются в основном на масштабных предприятиях текстильной, химической, нефтехимической, перерабатывающей промышленности, где требуется регулярная и результативная очистка стоков.

5. Насколько химический способ очистки будет эффективным, влияет несколько факторов:

• температура подлежащей очищению жидкости;
• разновидности и степень концентрации примесей, находящихся в загрязненной воде;
• наличие/отсутствие в стоках электролитов.

Электрокоагуляция – усовершенствования методика очистки стоков

«Представителем» химического метода является очистка воды электрокоагуляцией – электрохимическим процессом очищения. В первом случае в воду добавляется только коагулянт, во втором случае – помимо коагулянта добавляются растворяемые металлические электроды, и вода дополнительно обрабатывается током.

Однозначных выводов об эффективности коагулянта в отношении какого-то определенного загрязнителя нет. Чтобы определиться с наиболее подходящей методикой, желательно провести пробную очистку.

Метод коагуляции может использоваться как самостоятельный этап очистки сточных вод, так и комплексно в «тандеме» с другими методиками.

Коагуляция направлена на значительное увеличение частиц в размерах и, как результат, снижение их общего количества в среде сточных вод.

Сточные воды большинства производств – это агрессивная и устойчивая система. Именно поэтому наиболее оптимальным методом их очистки является методика коагуляции, что позволяет разрушить устойчивую систему, образовав крупные частицы и затем удалить их путем фильтрации или отстаивания.

Как происходит процесс очищения стоков с применением химического метода

Схема коагуляции включает:

• добавление коагулянта в загрязненную примесями воду;
• перемешивание с целью максимального взаимодействия активного вещества и примесей;
• отстаивание (фильтрация).

Чем больше будут частицы загрязнения, тем проще их будет удалить из стоков и наоборот. Именно по этой причине коагуляция завоевывает все большую популярность и многие предприятия уже перешли на данный метод очистки стоков или используют его комплексно с другими «классическими» методами (отстаиванием, фильтрованием).

• Выбирая коагуляционную систему очистки воды, следует подробно изучить методы коагуляции и определиться с реагентами, предусмотренными для введения в подверженные обработке стоки.
• Важно четко понимать процесс взаимодействия реагента и очищаемой жидкости, сроки образования высокопористой малорастворимой фазы с применением железа или гидроксида алюминия.
• Методика обработки должна выбираться с учетом температуры сточных вод.
• Отдавая предпочтение коагуляции, можно сэкономить, так как реагент позволяет очистить воду сразу от множества примесей.

Коагулянты для очистки воды особенности и применение

Коагуляционная и флокуляционная очистка сточных вод: что собой представляют флокулянты и коагулянты

Коагулянт представляет собой особое вещество, которое добавляется в очищаемую воду. Чаще всего он используется для удаления загрязнений из:

• питьевой воды (в загородном доме, в походе, пр.);
• сточных и других вод в процессе их комплексной подготовки для подачи на жилые объекты;
• аквапарков, бассейнов, других искусственных водоемов;
• промышленных стоков.

А также в качестве связующего материала ряда промышленных процессов. Применение коагулянтов позволяет избавляться от неприятного запаха, резкого вкуса, мутности и посторонних оттенков питьевой воды.

Некоторые люди считают, что очищать воду с применением коагулянтов небезопасно, но специалисты утверждают обратное. В очищенной воде вещество остается, но в минимальных количествах, поскольку основная его часть выводится вместе с загрязнителями.

Данная концентрация является полностью безопасной для здоровья человека.

Разновидности и применение коагулянтов для очистки воды

Если бы в неочищенной воде все взвешенные твердые частицы были достаточно велики, чтобы их можно было легко удалить с помощью известных методов очистки, то обработка химическими коагулянтами не требовалась бы.

 Однако большая часть взвешенного вещества состоит из очень мелких, чрезвычайно дисперсных твердых частиц, в значительной степени коллоидных.

Ввиду малого размера они не поддаются осаждению, флотации или фильтрации, и их приходится предварительно подвергать коагуляции.

И флоакулянты, и коагулянты – это реагенты, которые используются на первых стадиях очистки воды от загрязняющих частиц. Коагулянты объединяют мелкие частички дисперсных систем в крупные под воздействием сил сцепления.

Применение коагулянтов способствует понижению степени окисляемости обрабатываемых водных масс, уменьшению содержания в них взвешенных частичек, улучшению основных технологических процессов обработки, которые происходят в очистных сооружениях и осветлителях.

Флоакулянты обеспечивают слипание неустойчивых агрессивных частичек и тем самым интенсифицируют процесс образования хлопьев. Данные вещества осветляют водные массы и улучшают и качество по ряду контролируемых показателей.

Например, снижается щелочность, содержание общего железа, а концентрация взвешенных частиц падает в 3-5 раз.

Предварительный лабораторный анализ состава стоков обязателен. Он дает представление о качестве воды, основных загрязнителях и позволяет составлять максимально эффективный план очистки.

Наиболее распространенные и эффективные коагулянты – соли алюминия и железа. Химические соединения, образовываемые металлами, могут быть органическими либо неорганическими. Каждый тип коагулянта рассчитан на взаимодействие с определенными веществами. Для очистки стоков промышленных предприятий используют специальные вещества (не те же самые, что в быту). Основные варианты:

• соли магния (сульфат или хлорид магния);
• алюмосиликатный раствор;
• неорганический коагулянт, полученный из красно шлама;
• активированный кальций-алюминат;
• минеральный полиреагентный гель-сорбент.

Рассмотрим самые популярные виды алюмосодержащих коагулянтов. Первый – сульфат алюминия Al2(SO4)3∙18H2O. В большинстве случаев он используется в виде растворов. Известно два типа вещества – очищенный (имеет вид белых кусков) и неочищенный (серо-зеленые гранулы).

Гидроксохлорид алюминия имеет химическую формулу Aln(OH)(3n-m)Clm, выпускаться может в виде прозрачных растворов либо желтоватых гранул.

Преимущества – хорошие коагулирующие характеристики, высокая растворимость в воде, стабильность рН жидкости, минимальное содержание алюминия, эффективное удаление хлора. Гидроксохлорид алюминия – коагулянт нового поколения.

Он используется для очистки промышленных стоков (химическая, металлургическая отрасль) и питьевой воды.

Гидроксохлоросульфат алюминия (или ГСХА) – смешанный коагулянт. Максимальную эффективность он показывает в очистке мутных и паводковых вод. Может выпускаться в виде раствора или твердой массы. Широко используется в промышленности. Аналог – сульфат алюминия.

Оксихлорид алюминия – формула Al(OH)mCl3n-m. Применяется для очистки природных вод, главным образом в холодное время года. Коагулянт вступает в быстрые четкие реакции с вредными веществами, может использоваться для очистки промышленных стоков.

Железосодержащие коагулянты используются реже, чем алюмосодержащие. Самые популярные:

• Хлорное железо – имеет формулу FeCl3*6H2O. Применяется для очистки природных вод, ила с промышленности, хорошо убирает аромат сероводорода.
• Сульфат железа – для очистки вод используют соединения FeSO4 и Fe_2(SO_4)_3. Хорошо убирает посторонние запахи.

К органическим и неорганическим коагулянтам относят известковые растворы, вещества с примесями алюминия и железа. По своему химическому составу они все относятся к солям кислот. Неорганические имеют длительный срок хранения и не представляют сложностей в использовании.

Органические бывают природными и искусственными, экономичны в расходе, имеют стабильный кислотно-щелочной состав, эффективно удаляют хлор, после завершения процесса очистки из воды выводятся практически полностью.

Также данные вещества удобные в приготовлении, нормально взаимодействуют с водорослями, осадок дают минимальный и существенно повышают срок службы стационарных фильтрационных установок.

Популярные коагулянты для очистки природной воды

В продаже представлены разные коагулянты для использования в бытовых условиях. Реагенты для питьевой воды FLOQUAТ™ и FLOP AM™. Рассмотрим их.

Органические коагулянты cерия FLOQUAT ™

Органические флокулянты cерия flopam ™ pwg

Умягчитель воды cерия flosperse ™

Умягчитель воды cерии FLOSPERSE ™ используется для умягчения воды, применяемой в хозяйственно-бытовых, питьевых целях, на пищевых производствах. В ходе дегидрирования в больших количествах выделяются аммиак и углекислый газ (из-за разложения органических материалов).

Растворимые в воде газы соединяются с образованием аммонийгидрокарбоната (формула NH4HCO3) – вещества, которое является сильным буфером с pH ниже 7.

Для предотвращения осаждения в осадок солей нужно добавлять FLOSPERSE ™ (он комплексобразует ионы металла, после чего они становятся недоступными для осаждения из раствора).

Коагулянт для очистки сточной воды: виды, принцип действия, как выбрать

Способов очищения сточных вод существует немало.

При обустройстве автономных канализационных сетей помимо установки привычных фильтров, способных отсеивать вредные вещества и делать при этом воду чище, все чаще применяют осадительный метод очистки – коагуляцию.

Мы расскажем, по какому принципу работает коагулянт для очистки воды. В предложенной к ознакомлению статье подробно описаны все применяемые на практике разновидности. Вы узнаете, что надо учитывать при выборе средства и как правильно его использовать.

Применение реагентов: за и против

Эффективность современного оборудования по нейтрализации примесей в сточных водах не способна достигнуть максимального уровня без задействования реагентов.

Современные коагулянты позволяют существенно повысить интенсивность и качество процесса очистки сточных вод. Высокая стоимость реагентов окупается рядом преимуществ, которыми они обладают.

Среди неоспоримых достоинств применения синтетических коагулянтов стоит выделить:

• эффективность;
• доступная стоимость;
• высокое качество очистки;
• универсальность применения.

Сточные воды представляют собой устойчивую агрессивную систему. И разрушить ее, сформировав крупные частицы с тем, чтобы в последующем вывести их путем фильтрации, помогает коагуляция.

• Применение реагентов дает хорошие результаты по выведению из стоков взвешенных и коллоидных частиц.
• По сути частицы коагулирующей фазы, сформированной под действием коагулянтов, являются одновременно и центром хлопьеобразования и утяжелителем
• Но осадительный метод с применением реагентов не лишен недостатков. К числу таковых стоит отнести:

• необходимость строгого соблюдения дозировки;
• образование большого объема вторичных отходов, которые нуждаются в дополнительной фильтрации;
• трудоемкость налаживания процесса собственными силами.

В промышленных масштабах процессы коагуляции задействуются повсеместно, они поставлены на поток. Для налаживания системы в домашних условиях придется приобретать специальные установки, стоимость которых довольно высока.

Большинство хозяев решают этот вопрос путем применения отдельных коагулянтов бытового типа, которые продаются в небольших по объему емкостях.

Действующие вещества просто добавляют в жидкость, а затем отфильтровывают выпавший на дне осадок; но этот процесс довольно трудоемок и потому на его реализацию затрачивается много времени

В ряде случаев коагуляция может осуществляться непосредственно в механической фильтрационной системе. Для этого реагент вводят в участок трубопровода с подлежащей обработке жидкостью перед местом подачи ее на фильтр. И в этом случае в фильтрационную систему поступают уже инородные частицы, «преобразованные» в хлопья.

Чистка бассейна после коагуляции

Спустя 10-12 часов после начала коагуляции необходимо очистить дно и поверхность от выпавшего осадка. Для этого применяется водяной пылесос. Это устройство имеет два шланга, один из которых присоединяется к трубке.

Поверхность воды во временной конструкции, сооружаемой на летний сезон, очищается либо пылесосом, либо навесными водозаборниками, выполненными в виде скиммеров. Это специальная чаша, которая подключается к фильтрующей системе и собирает с поверхности мусор.

В стационарных бассейнах это встроенный в систему механизм, применяемый для сбора воды с поверхности для последующей очистки.

В чаше скиммера есть сетка, которая препятствует прохождению крупного мусора, способного вывести из строя фильтрующую систему. По мере наполнения чаши необходимо ее очищать вручную. Такая система способна полностью очистить гладь в течение часа активной работы.

Если при применении препарата не был достигнут нужный результат, то необходимо увеличить дозу. Если это не помогло, лучше слить воду из бассейна, так как неизвестный состав может оказаться вредным.

Основные виды коагулянтов

Существует много разновидностей коагулянтов. Подробно перечислять их формулы в статье мы не станем. Рассмотрим лишь две основные группы, которые в зависимости от исходного сырья делятся на органические и неорганические.

Одна категория коагулянтов способна обезжелезивать воду и выводить из нее соли алюминия, другая – повышать либо понижать кислотный показатель pH, некоторые реагенты – оказывать комплексный эффект

Сегодня производством коагулянтов занимаются многие отечественные и зарубежные компании. Выпускаемые ими реагенты нового поколения отличаются от коагулянтов, выпускаемых еще при Советском Союзе, улучшенными техническими характеристиками.

1. Галерея изображений
2. Фото из
3. Поставка в виде растворов
4. Концентрированный формат поставки
5. Порошкообразный формат
6. Таблетированные средства для очистки

Органические природные вещества

Они представляют собой специально созданные реагенты, которые путем ускорения слипания присутствующих в воде агрессивно неустойчивых частиц способствуют облегчению процессов, связанных с их отделением и осаждением. Органика помогает стимулировать объединение загрязнителей в плотные суспензии и эмульсии, облегчающие процесс их вывода из воды.

Высокомолекулярные вещества хорошо борются с хлором и эффективно устраняют неприятные «ароматы» в жидкости, к примеру: часто присутствующий в ожелезненной жидкости запах сероводорода

При взаимодействии с молекулами загрязнений органические коагулянты значительно уменьшаются в своих размерах. По завершении реакции они выпадают в виде небольшого количества осадка.

Благодаря минимизации объема скапливаемого на дне емкости осадка намного проще и быстрее отфильтровать. При этом уменьшенное количество осадка никоим образом не сказывается на качестве очистки.

Из-за ограниченности сырьевой базы природные реагенты не нашли широкого применения при очистке сточных вод в промышленных масштабах. Но для бытовых целей их используют часто.

Синтетические коагулирующие соединения

Эти типы реагентов создаются на основе минеральных и синтетических элементов. Полимеры способствуют образованию высокого катиодного заряда, стимулируя тем самым быстрое появление хлопьев. Они отлично взаимодействуют с водой, оказывая на нее комплексный эффект: умягчая ее структуру, а также избавляя от грубых примесей и солей

Наибольшее распространение получили соли поливалентных металлов, созданные на основе железа или алюминия. Железо применяют для грубой очистки.

Флокулянты – вторичные коагулянты, превращающие суспензии и эмульсии в хлопья, используются в паре с первичными коагулянтами. Тандем способен очищать как малые порции бытовых отходов, так и большие объемы, создаваемые промышленными предприятиями

Среди железных составов самыми популярными считаются:

• хлорное железо – гигроскопичные кристаллы, имеющие темный металлический блеск, отлично устраняют крупные частицы загрязнений и легко выводят запах сероводорода;
• сульфат железа – кристаллический гигроскопичный продукт хорошо растворяется в воде и эффективен при очистке канализационных стоков.

За счет низкого уровня вязкости при малой молекулярной массе такие реагенты отлично растворяются в любом типе обрабатываемой жидкости.

Из коагулянтов, созданных на основе алюминия, наибольшее распространение получили:

• оксохлорид алюминия (ОХА) – применяют для обработки воды с повышенным содержанием органических природных веществ;
• гидроксохлорсульфат алюминия (ГСХА) – отлично справляется с природными отложениями сточных вод;
• сульфат алюминия – неочищенный технический продукт в виде кусков серо-зеленого цвета применяют для очистки питьевой воды.

В прежние годы полимеры применяли лишь в качестве добавки к неорганическим коагулянтам, используя их в качестве стимуляторов, способствующих ускорению образованию хлопьев. Сегодня эти реагенты все чаще применяют как основные, заменяя ими неорганические.

Если сравнивать органические и синтетические вещества, то первые выигрывают в том, что действуют намного быстрее. К тому же они способны функционировать практически в любой щелочной среде и не вступают во взаимодействие с хлором.

Для адсорбции растворенных в воде солей, ионов тяжелых металлов и других взвесей порция органического реагента потребуется в разы меньше, чем синтетического аналога (+)

Органические действующие соединения выигрывают и в том, что не изменяют показатель pH в воде. Это позволяет их использовать для очистки воды, где присутствуют колонии планктона, растут водоросли и крупные микроорганизмы.

Дехлорирование воды

При интенсивной эксплуатации бассейна и, соответственно, активном применении дезинфицирующих средств на основе хлора вода приобретает устойчивый запах хлора, возможно раздражение слизистой оболочки глаз, резко снижается эффективность применения дезинфицирующих средств. В этом случае необходимо проверить содержание в воде бассейна остаточного хлора (свободного и общего) на соответствие санитарным нормам и, при необходимости, провести дехлорирова-ние воды с помощью средства «АНТИХЛОР».

Рекомендации по выбору средств

К выбору коагулянта для очистки стоков необходимо подходить очень внимательно. Ведь, хоть вещество и не несет опасности здоровью человека, но по своему действию имеет довольно узкую специализацию.

Подбирая коагулянт для очистки стоков, можно воспользоваться и справочными пособиями, но перед приобретением расходного материала все же стоит проконсультироваться с профессионалами, специализирующимися в сфере водоочистки.

Чтобы уберечь себя от разочарований в случае низкой эффективности применения коагулянта, рекомендуем предварительно сдать воду на анализ. Лабораторные исследования дадут представления о составе и помогут определиться с наиболее подходящим видом обработки.

Зная состав загрязненной воды, намного проще будет подобрать оптимальный вариант коагулянта, который поможет быстро решить проблему

Коагулянты – довольно специфические субстанции. В одних случаях они способны отторгать элементы воде, в других, напротив, усиливать свое действие. К примеру, применение действующего вещества, созданного на основе сульфата алюминия и железа, способно казать тройной эффект: очистить содержимое, а также обезжелезить его и существенно умягчить.

При использовании любого вида коагулянта главное – придерживаться рекомендованной производителем дозировки. Слишком малая порция действующего вещества спровоцирует реакцию, но она будет протекать не так интенсивно, как необходимо для должной очистки. Осадок будет выпадать медленно, а жидкость не очистится от вредных примесей.

Кроме того при нарушении дозировки хлопья начинают осаждаться неравномерно. В связи с этим в воде образуется много микрохлопьев, которые за счет малых размеров не улавливаются фильтрами.

Действующие реагенты на рынке представлены в виде гранул, фракций и кусков, а также небольших бесформенных пластинок

Чтобы упростить задачу расчета необходимого объема действующего вещества производители выпускают коагулянты в упаковках, оборудованных дозаторами, не забывая приложить к ним подробную инструкцию по применению.

Лучшие производители в России

• Разновидность вещества необходимо выбирать исходя из назначения воды.
• Также стоит учесть степень загрязнения, температурный показатель и методику коагуляции.
• Оксихлориду алюминия отдают предпочтение при необходимости очистки холодной воды, содержащей большое количество природных органических примесей.

Также это вещество обеспечивает эффективный уход за водой в бассейне, отлично ликвидирует органические примеси.

Главное преимущество препарата – это, то, что он хорошо справляется со своими задачами даже при низкой температуре жидкости.

На примере таблицы рассмотрим топ-3 производителей коагулянтов в России:

Производитель	Вид коагулянта	Форма распределения товара на розничную порцию	Стоимость
Сибресурс	Сульфат алюминия, Оксихрорид алюминия	Разлив	400 руб. за 1 кг
Новомосковский завод коагулянтов	Хлорное железо, Оксихлорид алюминия	Полимерная тара с ручкой (максимальная емкость 31,5 л), бочки	250 руб. за 1 л
ООО «Синтез»	Сульфат алюминия	Разлив	260 руб. за 1 кг

Условия для протекания процесса

Максимальная эффективность очистки сточных вод достигается путем комплексного подхода решения проблемы. Поэтому при обустройстве автономных очистных сооружений коагуляцию применяют в комплексе с механической и биологической очисткой.

Для этого возводят конструкции, состоящие из вертикальных отстойников, разделенных перегородками. Благодаря этому стоки проходят многоступенчатую очистку. Сначала они отстаиваются, затем очищаются путем переработки бактериями, после чего поступают в камеру, где вступают в процесс коагуляции и на завершающем этапе фильтруются.

Коагулянт может располагаться в отдельном пластиковом контейнере, подвешенном в чаше унитаза, благодаря чему при каждом смыве частички реагента попадают вместе со стоками в систему

  Источники бесперебойного питания (ИБП) с чистым синусом

Установку специализированного оборудования, расчет примерной дозы расходных материалов и первоначальный контроль на всех этапах за процессом очистки стоков лучше поручить профессионалам.

Схема коагуляции включает три основных этапа:

1. Внесение коагулянта в загрязненную жидкость.
2. Создание условий для максимального взаимодействия действующего реагента с примесями.
3. Отстаивание с последующей фильтрацией осевших частиц.

Необходимым условием протекания коагуляции является равенство частиц с противоположным зарядом. Поэтому, чтобы обеспечить достижение желаемого результата, получив наибольшее снижение мутности стоков, так важно соблюдать концентрацию используемого реагента.

1. При использовании коагулянтов для очистки сточных вод следует учитывать, что эти вещества работают только при плюсовой температуре.
2. Рабочий диапазон реагентов варьируется в пределах от 10 до 40°С, и в случае превышения температуры выше этого показателя реакция начинает протекать намного медленнее
3. Поэтому так важно обеспечивать стабильность прогрева обрабатываемой воды.

Для ускорения процесса коагулирования в состав воды можно добавлять вещества, способные образовывать коллоидные дисперсионные системы – флокулянты. Для этой цели чаще всего используют: крахмал, полиакриламид, активированный силикат. Они будут адсорбироваться на хлопьях коагулянта, превращая их в более прочные и крупные агрегаты.

Флокулянт вводят в зону контактной среды спустя 1-3 минуты с момента ввода коагулянта. К этому времени процессы образования микрохлопьев и следующая за ними сорбция осаждающих веществ завершаются.

Количество осадка, выпадающего в контактных резервуарах, зависит от типа используемого реагента и степени предварительной очистки подлежащих обработке стоков.

В среднем после механической очистки объем осадка из расчета на одного человека в сутки составляет порядка 0,08 литра, после прохождения биофильтров – 0,05 л, а после обработки в аэротенке – 0,03 литра. Его необходимо лишь вовремя удалять по мере наполняемости резервуара.

Что такое коагуляция воды

Вода, используемая для хозяйственно-питьевых целей, должна соответствовать требованиям действующих санитарных правил. Качество воды характеризуется органолептическими показателями: отсутствием окраски, мутности, привкуса, запахов, вредных минеральных и органических взвесей.

Для придания воде потребительских качеств с возможностью применения в питьевом водоснабжении применяют многоступенчатую очистку, включающую разные методы водоподготовки, одним из которых является метод коагуляции воды.

Коагуляция как метод очистки воды

Водоподготовка включает в себя комплекс мероприятий по очистке поверхностных, грунтовых вод от грубых и мелких примесей, взвешенных и коллоидных соединений, обесцвечиванию с помощью коагулянтов. Коагулирование воды ускоряет осаждение и фильтрование примесей в водном растворе.

Давайте разберем, для чего применяется коагуляция воды?

В водной дисперсионной системе взвешенные вещества в основном имеют одноименные заряды. Это обусловливает их стабильность за счет сил отталкивания между молекулами. Коагуляцией называется укрупнение коллоидов в дисперсионной среде посредством их соединения в агломераты.

Это становится возможным при добавлении специальных реагентов — коагулянтов. Реагенты для коагуляции воды увеличивают концентрацию ионов в диффузном слое, способствуют его уменьшению и приведению мицеллы (коллоидной частицы с диффузным слоем вокруг нее) в изоэлектрическую форму.

В таком состоянии гидрозоля коллоиды имеют нулевой заряд, а значит, нет препятствий к их сближению и формированию агломератов. Завершается процесс коагулирования отделением укрупненных частиц от жидкой фазы осаждением.

Коагуляция для очистки воды обеспечивает эффективное выпадение примесей в осадок.

Виды коагуляторов для очистки воды

В современной практике для нарушения агрегативной устойчивости коллоидных примесей применяют:

• неорганические коагулянты;
• органические полиэлектролиты или флокулянты.

Чаще всего в качестве неорганических коагулянтов применяют соли слабых оснований и сильных кислот: сульфат Al2(SO4)3, хлорид AlCl3, оксихлорид Al2(OH)nCl6-n алюминия, сульфаты и хлориды железа (II) и (III), алюминат натрия NaAlO2. Их смеси в разных процентных соотношениях нарушают устойчивость коллоидного раствора, используя принцип катионного обмена. Эффективность коагуляции воды повышается при росте валентности катиона.

Процесс коагуляции частиц в воде протекает с образованием гидроксидов железа и алюминия. Неорганические коагулянты отлично растворяются в воде, безопасны, продаются по невысокой цене. Находясь в растворе, меняют его электропроводимость и показатель рН. Правильно подобранный состав уменьшает жесткость воды.

Применение смеси коагулянтов существенно уменьшает расход реагентов. Компоненты можно вводить последовательно или в виде смеси. В первом случае легче подбирать оптимальное соотношение реагентов, во втором — проводить дозирование.

Органические флокулянты интенсифицируют коагуляцию. Это линейные полимеры с формой макромолекул в виде цепочек. Они бывают природные, органического происхождения и синтетические. Природные флокулянты — это белковые дрожжи, жмыхи, крахмал.

К органическим относят:

• анионный полиакриламид (ПАА) и его сополимеры с разными функциональными группами;
• катионные — могут использоваться самостоятельно без предварительного введения коагулянтов (ВПК-402).

В качестве неорганического флокулянта применяют силикат натрия Na2SiO3, активированный до кремниевой кислоты и ее нерастворимых солей.

Применение флокулянтов в качестве самостоятельных коагулирующих агентов имеет ряд преимуществ:

• меньшее количество образуемого осадка;
• обеспечивают стабилизацию растворов при значительно меньших количествах реагента;
• работают в большом диапазоне рН;
• увеличивают скорость разделения жидкой и твердой фаз;
• не меняют рН получаемого раствора;
• не минерализуют очищаемый раствор ионами металлов.

Тонкости метода коагуляции для очистки воды

Схема очистки воды с помощью процесса коагуляции проходит три этапа:

1. выбор и введение в раствор коагулянтов;
2. поддержание оптимальных условий температуры, рН, перемешивания для полноты протекания реакций;
3. отстаивание, фильтрация через фильтры механической очистки.

Аморфные и кристаллические частицы примесей в природных водах в коллоидном состоянии имеют одноименные заряды с устойчивостью в растворе за счет отталкивающих сил. Они имеют достаточную адсорбционную емкость, что и используется при коагуляции воды.

Методы очищения воды направлены на нарушение этой устойчивости и уменьшение заряда частиц до минимальных показателей.

Этого добиваются введением коагулянтов, которые изменяют равновесие дисперсионной системы, образуют коллоиды, поверхность которых сорбирует примеси.

При растворении коагулянтов происходит реакция гидролиза. Ионы металлов, взаимодействуя с гидроксид-ионами (ОН-), образующимися при диссоциации воды, выпадают в осадок в виде практически нерастворимых гидроксидов. В воде концентрируется избыток водород-ионов (Н+), и дисперсионная среда характеризуется кислой реакцией.

Men+ + nH2O ↔ Me(OH)n + nH+

Глубина протекания реакции гидролиза имеет важное значение для обеспечения качества получаемой воды: присутствие ионов Al3+ в воде, предназначенной для питьевого водоснабжения, недопустимо.

Для полной реакции гидролиза необходимо постоянно выводить из реакционной среды получаемые Fe(OH)3 и Al(OH)3 и связывать ионы Н+ в недиссоциирующие соединения.

Гидролитическую реакцию можно ускорить повышением рН, разбавлением коагулянта, увеличением температуры.

Скорость и полноту гидролиза коагулянтов обеспечивает определенный щелочной запас водной среды (наличие гидрокарбонат-ионов HCO3–, которые связывают ионы Н+).

Буферная система HCO3– — Н2СО3 имеет рН ≈ 7 и нивелирует изменение рН воды при гидролитическом распаде коагулянтов.

Когда в воде содержится недостаточное число HCO3–, щелочную реакцию водного раствора повышают введением водной суспензии Ca(OH)2 или раствора кальциевой соды Na2CO3. Карбонат натрия можно применять только для подготовки технической воды.

Контактная коагуляция воды — что это такое

Контактная коагуляция протекает на поверхности зернистого материала или макрочастицах сорбента. Микрочастицы коллоидов сближаются с ними в результате перемешивания и броуновского движения. Вандерваальсово притяжение вызывает прилипание и удерживает мелкие частицы на поверхности крупных.

Контактная коагуляция имеет ряд особенностей и приобрела важное значение в технологии водоподготовки. Чем выше концентрация макрочастиц гидроксидов железа и алюминия в дисперсном растворе, тем ярче проявляются эти особенности.

• На скорость контактной коагуляции практически не оказывают влияние температурный режим и рН раствора.
• Большая интенсивность и полнота извлечения.
• Меньшая устойчивость микрочастиц в отношении коагулирования на поверхности крупных.
• Коагуляция воды в слое зернистых фильтров протекает с большей интенсивностью и скоростью, чем при обычной коагуляции в свободном объеме.

Процесс слипания микро- и макрочастиц, значительно различающихся по размеру, во взвеси с различной степенью дисперсности имеет особенное значение при осветлении воды в осветлителях со слоем взвешенной контактной среды.

Формирование агломератов вокруг частиц гидроксидов, собиравших примеси с образованием хлопьев, происходит в фильтрующем слое за счет прилипания коагулирующих частичек к зернам фильтрующего вещества.

При проведении коагуляции в слое зернистой загрузки пропадает необходимость хлопьеобразования в камерах, осаждения и осветления растворов в отстойниках. Осветлители показывают лучшие показатели с высокой производительностью при избавлении от мутности воды в отличие от отстойников.

Взвешенная контактная среда в осветлителях формируется из Al(OH)3 или Fe(OH)3 и представляет собой фильтрующий материал, который ускоряет очищение водных растворов от взвешенных примесей.

При пропускании мутной воды через осадок гидроксидов с остаточной адсорбционной емкостью, улучшается ее обесцвечивание.

Использование осветлителей значительно сокращает площадь очистных сооружений, улучшает работу фильтров, существенно снижает расход реагентов.

Влияние на эффективность и интенсивность процесса коагуляции в воде

Для увеличения эффективности очистки воды предусмотрено создание оптимальных условий для интенсификации процесса осаждения гидроксидов алюминия и железа и ускорения протекания коагуляции.

1. Количество и состав коагулянтов. С увеличением доли гидролизующейся соли скорость образования хлопьев и выпадения в осадок Al(OH)3 или Fe(OH)3 возрастает.
2. Температурный режим и перемешивание раствора. Эти параметры должны находиться в равновесии, так как повышение температуры увеличивает вязкость раствора и уменьшает скорость движения частиц. Оптимальной считается стабильно поддерживаемая в автоматическом режиме температура 20 — 25°С при интенсивном перемешивании. Колебание температуры приводит к замутнению воды, его показатель должен быть в пределах ±1°С. При низких температурах ускорение коагуляции воды и укрупнение хлопьев может достигаться путем удлинения времени перемешивания.
3. Поддержание оптимального уровня рН. Максимальное осаждение гидроксида алюминия происходит при уровне водородного показателя 6,0 – 6,5, удаление гуматов происходит при рН 5,5 — 6,5, когда они переходят в труднорастворимые и хорошо коагулируемые гуминовые кислоты. Соединения железа полнее выпадают в осадок при значениях рН 6,5 — 7,5. Для каждого источника необходимую величину рН устанавливают экспериментально с учетом состава воды.
4. При высокой щелочности природной воды проводят подкисление коагулянта концентрированной серной кислотой.
5. Применение вспомогательных веществ. Предварительное введение в водный раствор окислителей повышает эффективность коагуляции. Хлор, озон оказывают разрушающее действие на гидрофильные органические соединения, стабилизирующие частицы примесей, создавая необходимые условия для коагуляции. Этот эффект особенно проявляется при очистке вод с повышенной цветностью.
6. Введение флокулянтов через 3-5 минут после добавления коагулянтов ускоряет агломерацию.
7. Сокращение времени коагуляции достигается добавлением замутнителей. Частицы размером до 3 мкм ускоряют процесс хлопьеобразования на 30-50%. В качестве искусственных замутнителей применяют порошкообразный активированный уголь или глинистую взвесь.
8. Ускорить процесс формирования хлопьев и сэкономить 25-30% коагулянта можно введением шламов — промывной воды фильтров и осадка отстойников. Рекомендуется начинать с введения 5-25% промывной воды от объема исходной, а затем добавлять коагулянт.
9. Интенсифицировать коагуляцию можно воздействием электрического, магнитного полей, ультразвуком, ионизирующим излучением.

Осветление и коагуляция воды

Водоподготовка — это сложный многоэтапный процесс, объединяющий много методов очистки в зависимости от природы загрязнителей. Коагуляция при водоподготовке — это важная составная часть этого процесса.

С ее помощью из воды удаляют взвешенные примеси, коллоидные, полимерные соединения, детергенты, способные в разных условиях изменять дисперсионную устойчивость, бактериальные и бактериологические загрязнения.

При этом устраняется цветность воды, дезактивируются патогенные микроорганизмы.

Для эффективного очищения воды сегодня необходимо использовать специальное комплексное оборудование с автоматизированными станциями приготовления, дозирования флокулянтов и коагулянтов (флоакуляция и коагуляция воды), поддерживающими оптимальные условия для осуществления эффективной подготовки воды к питьевому и хозяйственному потреблению.