Очистка воды коагулянтами и флокулянтами

Преимущества и недостатки

В таблице собраны распространенные физико-химические методы очистки сточных вод:

Название метода	Механизм очистки	Плюсы	Минусы
Коагуляция	Нейтрализация отрицательного заряда мелких частиц, их слипание и осаждение.	Реакции проходят при любых условиях. Метод дешевый, доступный, практичный.	Нужно соблюдать четкую дозировку коагулянтов. Большой объем осадка. После очистки повышается степень минерализации вод.
Флокуляция	Специальные вещества соединяются с загрязнениями и образуют крупные хлопья.	Реакции протекают быстро. Дешевизна.	Большой объем осадка.
Адсорбция	Поглощение загрязнений поверхностью твердых веществ.	Удаление разных видов примесей. Очистка до ПДК. Отсутствие вторичного загрязнения очищаемых вод.	Высокая стоимость адсорбентов, их большой расход. Медленный темп очистки. Громоздкость оборудования.
Экстракция	Смешивание двух взаимно нерастворимых жидкостей и переход примесей в экстрагент.	Простая технологическая схема. Простое оборудование.	Меньше 90% примесей переходит в другую фазу. Процесс длительный и трудоемкий.
Флотация	Образование в воде пузырьков газов, которые поднимаются вверх и захватывают с собой примеси.	Простое оборудование. Высокая скорость очистки. Дешевизна. Малые потери воды.	Удаляет не все виды загрязнений. Часто приходится вносить реагенты, улучшающие гидрофобность примесей и качество пены.
Эвапорация	Захват загрязнений водяным паром, проходящим сквозь кипящие сточные воды.	Экономичность. Отсутствие специфических реагентов. Простота оборудования.	Большие потери тепла.
Ионный обмен	Обмен загрязнений из сточных вод на ионы, отделяющиеся с поверхностей пористых материалов.	Высокая эффективность очистки. Экологическая безопасность.	Дефицит ионообменных смол. Большой расход реагентов на восстановление ионитов. Большой объем растворов для регенерации.
Кристаллизация	Вымораживание воды.	Низкое потребление энергетических ресурсов. Высокая степень очистки.	Необходимость изучения и контроля процесса.
Мембранная очистка	Пропускание сточных вод через полупроницаемые среды (мембраны), которые задерживают примеси наноразмеров.	Очистка до требований ПДК. Не требуется внесение реактивов. Малые потери воды. Возможность утилизации тяжелых металлов.	Мембраны через время загрязняются и хуже пропускают воду. Дороговизна установок. Необходимость предварительной очистки вод от масел, органики, растворителей, ПАВ.
Электрохимическая очистка	Создание в воде электрического напряжения и запуск реакций, которые переносят, объединяют, осаждают примеси.	Извлечение из стоков ценных примесей при сравнительно простой технологической схеме. Нет необходимости в химических реагентах.	Большой расход электроэнергии и металла. Загрязнение поверхности электродов и необходимость их очистки.

Что такое электрокоагуляция воды?

Хотя электрокоагуляция — громкое слово, она проста и невероятно эффективна для улучшения качества воды, особенно при децентрализованном применении очистки. В этом решении используется электрохимический процесс, который удаляет взвешенные, эмульгированные или растворенные загрязняющие вещества из воды с помощью электрического тока.

В частности, ток подается на различные металлические электроды. Аноды подвергаются окислению, при котором ионы металлов выделяются в электролит. Оттуда ионы нейтрализуют заряд раствора, вызывая дестабилизацию загрязняющих веществ. Катод также помогает в этом процессе, создавая пузырьки, которые способствуют флотации частиц, пока аноды окисляются.

Используемые материалы

В качестве коагулянтов применяют 2 вида химических реагентов: неорганические и органические. Из первой группы веществ наиболее распространены соли алюминия, железа, их смеси; соли титана, магния и цинка. Ко второй группе относят полиэлектролиты (меламинформальдегидные, эпихлоргидриндиметиламиновые, полихлордиаллилдиметил-аммонийные).

В промышленных условиях коагуляция сточных вод производится чаще всего с помощью солей алюминия и железа:

хлористый алюминий AlCl₃∙6H₂O;
хлорид железа FeCl₃∙6H₂O;
сернокислый алюминий Al₂(SO₄)₃·18H₂O;
сульфат железа FeSO₄·7Н₂O;
алюминат натрия NaAl(OH)₄ и другие.

Коагулянты образуют хлопья, имеющие большую удельную площадь поверхности, что обеспечивает их хорошую адсорбционную способность. Выбор оптимального вида вещества и его дозы производится в лабораторных условиях с учетом свойств жидкости объекта очистки. Для осветления природных вод концентрация коагулянтов обычно находится в пределах 25-80 мг/л.

Практически все эти реагенты относятся к 3 или 4 классу опасности. Поэтому участки, на которых они применяются, должны быть в изолированных помещениях или отдельно стоящих зданиях.

Принцип действия

Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.

Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.

Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.

Процесс флокуляции происходит в два этапа:

Адсорбция действующего вещества на поверхности частиц.
Формирование флокул (грязевых хлопьев).

Флокулянты обладают значительным молекулярным весом и имеют длинную полимерную структуру, за счет чего происходит образование своеобразных мостиков и разрушение водно-солевой оболочки.

Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.

Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.

Как это происходит?

В составе очистных комплексов существует отдельное подразделение, которое называют реагентным хозяйством. Коагулянты могут храниться в полностью растворенном виде или в форме твердого концентрата, помещенного в насыщенный раствор.

Резервуары размещены в помещении или около него в накрытом состоянии. Растворы готовят заранее путем перемешивания сжатым воздухом, мешалками, имеющими лопастную или пропеллерную форму.

Приготовленные жидкие смеси перекачивают в другие резервуары (расходные баки), откуда дозированно вливают в сточные воды.

Массовая доля коагулянтов в растворе может достигать 10 %, флокулянтов – 1 %. Обработку сточных вод реагентами проводят в специальных резервуарах (смесителях), которые делают со следующими конструктивными особенностями:

перегородками;
дырками;
шайбами;
пропеллерными мешалками;
лопастями.

Важно! Растворы в смесителях пребывают на протяжении максимум 2 минут, затем по лоткам или трубам поступают в камеры, где образуются хлопья, или сразу в осветлители. Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты

Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты.

Главная стадия очистки – формирование хлопьеобразных агрегатов осуществляется в камерах со следующими конструкционными решениями:

водоворотами;
перегородками;
вихрями;
механическими мешалками.

Водоворотные камеры имеют вид цилиндра, в которой сверху подается вращающийся поток сточных вод с коагулянтом.

Внизу расположена конструкция для уменьшения вращения раствора, который пребывает в емкости на протяжении 20 минут.

Камеры с перегородками имеют вертикальные или горизонтальные коридоры, по которым перемещается водный поток. Жидкости перемешиваются на поворотах, их количество достигает 8 штук.

В первом коридоре скорость потока равна 0,3 м/с, в последнем она уменьшается в 3 раза. Ширина коридорных протоков не бывает меньше 0,7 м, длина варьируется, зависит от размеров отстойника. Время пребывания очистных вод в камере может достигать получаса.

В вихревой камере, имеющей вид расширяющегося к верху конуса, вода подается в нижнюю часть со скоростью, достигающей 1,2 м/с, в верхнем слое, там где поток выпускают из камеры, его скорость достигает 5 м/с. Продолжительность пребывания растворов в емкости составляет 10 мин.

В камерах, оснащенных лопастными мешалками, сточные воды перемещаются со скоростью до 0,2 м/с, находятся в них на протяжении получаса.

После формирования хлопьев приступают к их удалению, в результате которого сточные воды осветляются. Процесс проводят в отстойниках горизонтального, вертикального или радиального вида.

Образовавшийся шлам отсасывают естественным или принудительным образом. Понятно, что второй вариант уплотняет осадок эффективнее.

В целом метод коагуляции приводит к ощутимому удалению примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном виде.

Многостадийность процесса, необходимость постоянного контроля концентраций добавочных реагентов, интенсивности перемешивания и хлопьеобразования не позволяет считать метод очистки простым и легким в исполнении.

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.

Топ- 3 производителя средств для флокуляции

Ведущими компаниями, которые занимаются вопросами разработки оборудования и технологий получения современных флокулянтов, являются Франция, Япония, Великобритания, Южная Корея, Финляндия, СЩА и Германия. На рынке России представлены 3 основных лидера.

Besfloc (Бесфлок)

Флокулянт южнокорейского производства компании «KolonLifeScience, Inc». Выпускают полный спектр реагентов и имеют широкую популярность по всему миру.

Форма выпуска: эмульсии, гранулы, растворы и порошкообразные вещества.

Преимущественно используются в качестве доочистки после применения коагулянтов.

Обладает большим молекулярным весом, что способствует преобразованию мелких частиц в объемные хлопья.
Малый расход: 0,01-0,5 мг/л.
Применяется в горнодобывающей, нефтехимической промышленностях, текстильной и бумажно-целлюлозной областях. Нередко используют для очистки коммунальных стоков.
Благодаря уникальному составу, удалось снизить предварительный расход коагулянтов.
Не наносят вреда для здоровья человека.
Проходят все этапы лабораторных испытаний.

Zetag (Зетаг)

Флокулянт Zetag от швейцарской компании Ciba Specialty Chemicals. Применяется для ускорения процессов очистки воды от органических соединений и твердых взвесей.

Способствует выпадению твердой фазы в крупнофракционный осадок. Используют для подготовки воды из водоемов для употребления в коммунальном водопроводе.

Реагент вводят при постоянном помешивании, иначе реакция будет не полноценной.
Нужна минимизация турбулентности, иначе высока вероятность разрушения предварительно образовавшихся хлопьев.
Увеличивает скорость оседания загрязняющих частиц.
Расход составляет от 2 до 10 г/л.

Praestol (Праестол)

Флокулянт, созданный по совместной технологии России и Германии. На рынке появился в 1998 году и быстро занял свою нишу –коммунальное хозяйство.

Применяется для очистки и обеззараживания питьевой воды. Также встречается в сфере нефтехимической и химической промышленностях.

Ускоряет процесс очистки, способствует уплотнению осадка.
Снижает электрическую активность молекул воды, что способствует более эффективному объединению загрязняющих частиц.
Флокулянт Праестол сертифицирован в России и соответствует всем гигиеническим нормам и правилам. Был рекомендован для применения в сфере питьевого водоснабжения.
Выпускается в виде гранул на основе акриламида и разбавляется в воде для получения концентрации в 0,1%. Производитель рекомендует для лучшего хранения делать концентрированный раствор в 0,5%, а при необходимость доводить до рабочего состава.
Раствор готовится при температуре воды в 15-20 градусов, отстаивается 60 минут и только потом готов к применению.

Недостатком порошкообразных и гелиевых флокулянтов является сложность их разбавления. Для этого необходимо соответствующее оборудование, которое сможет приготовить раствор необходимой концентрации. Поэтому правильным выбором будут водные растворы и эмульсии.

Способы интенсификации процесса

Улучшение процесса коагуляции воды проводится в нескольких направлениях:

Изменение режима обработки (дробное, раздельное, прерывистое коагулирование).
Регулирование кислотности воды.
Использование минеральных замутнителей, частицы которых играют роль дополнительных центров для формирования конгломератов, сорбционных материалов (глина, клиноптилолит, сапонит).
Комбинированная обработка. Совмещение коагуляции с омагничиванием воды, наложением электрического поля, воздействием ультразвуком.
Применение смеси хлорида железа и сульфата алюминия.
Использование механического перемешивания, что позволяет уменьшить дозу коагулянтов на 30-50 % и улучшить качество очистки.
Введение окислителей (хлора и озона).

Кто делает лучшие коагулянты: производство и распространение

Производители коагулянтов составляют солидный список, их число выросло в последнее время и составляет более 15 по стране. Для сравнения: на всей территории бывшего Советского Союза пребывало только 12 производств. Современная Россия обеспечивает свои нужды в коагулянтах на 95% за счет внутреннего производства.

В РФ выпускают неорганические препараты. Так произошло по причине экономических реалий времени возведения заводов и определенной конфигурации сырьевой базы, характерной для нашей страны. Исторически сложилось так, что первое место занимает приготовление коагулянтов на основе алюминия, а именно – оксихлорида и сульфата алюминия, а также алюмината натрия.

Рассмотрим их отличия:

Как следует из таблицы, алюминат натрия дает самую высокую концентрацию оксида алюминия, это значит, что данный раствор покажет самую высокую активность в процессе очистки воды от взвеси. При этом плотность примесей также самая большая, а это значит, что после обработки в воде могут оставаться лишние компоненты. Следуя аналогичной логике, мы придем к выводу, что наиболее приемлемым вариантом будет оксихлорид алюминия (другие названия: хлоргидроксид алюминия, ОХА, полиалюминия гидрохлорид), который демонстрирует оптимальное соотношение содержания алюминия и примесей.

Далее мы рассмотрим и сравним пять лучших производителей коагулянтов в России:

Механизм

В коллоидной суспензии частицы будут оседать очень медленно или совсем не оседать, потому что коллоидные частицы несут на поверхности электрические заряды, которые взаимно отталкивают друг друга. Этот поверхностный заряд чаще всего оценивается с помощью дзета-потенциала, электрического потенциала в плоскости скольжения. Чтобы вызвать коагуляцию, к воде добавляется коагулянт (обычно соль металла) с противоположным зарядом, чтобы преодолеть отталкивающий заряд и «дестабилизировать» суспензию. Например, коллоидные частицы заряжены отрицательно, и квасцы добавляются в качестве коагулянта для создания положительно заряженных ионов. После нейтрализации отталкивающих зарядов (поскольку противоположные заряды притягиваются), сила Ван-дер-Ваальса заставит частицы слипаться (агломерировать) и образовывать микроблоки.

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.Органические полимерные коагулянты cерия FLOQUAT имеют высокие катионный заряд, поэтому эффективно дестабилизируют отрицательно заряженные коллоидные частички. По сравнению с неорганическими коагулянтами полимерные работают в широком диапазоне рН и щелочности, экономичны в расходе, не изменяют рН очищенной воды, хлорирования не боятся и не добавляют в очищенную воду растворенных металлов. Очищенная вода имеет незначительный осадок.Органические флокулянты cерии FLOPAM PWG применяются в комплексе с коагулянтами, способствуют увеличению размеров хлопьев и упрощают их дальнейшее удаление. В продаже представлены катионные, анионные, неионные флокулянты с разными молекулярными массами и показателями плотности заряда в виде порошков, гранул, водных растворов, эмульсий. Полимерные флокулянты имеют высокую молекулярную массу, образуют мостики между микрохлопьями, создавая крупные макрохлопья. Они позволяют минимизировать время отстаивания и максимизировать качество воды, исключают перенос частиц, повышают производительность фильтра без капитальных затрат.

Гидроксохлорид алюминия

ТУ 6-00-05795731-250-96

Гидроксохлорид алюминия («оксихлорид алюминия», «полиалюминия хлорид») — коагулянт нового поколения, предназначен для подготовки питьевой воды при обработке поверхностных и подземных вод, а также для очистки сточных и оборотных промышленных вод металлургических заводов, целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих и химических предприятий, бытовых и городских стоков.

Применение гидроксохлорида алюминия позволяет интенсифицировать процесс водоподготовки и улучшить качество воды. Очень эффективен при обработке воды с температурой 0—9 °C.

Гидроксохлорид алюминия выпускают в виде водного раствора (марка А) и в виде твердого продукта (марка Б).

Внешний вид водного раствора — прозрачная бесцветная жидкость (допускаются серый или белый оттенок), срок хранения 6 месяцев; внешний вид твердого продукта — пластинки и гранулы неопределенной формы различного размера белого или желтого цвета; срок хранения 3 года.

Технические характеристики

Наименование показателя; Норма по ТУ
Марка А; Марка Б
1 сорт; 2 сорт
Массовая доля основного вещества в пересчете на Al2 O3, %, не менее; 18,0; 42,0*; 30,0
Массовая доля хлоридов в пересчете на Cl, %, не более; 18,0; 30,0; 30,0
Атомное отношение хлора к алюминию, (Cl/Al), (хлорное число), не более; 1,5; 0,8; 1,6
Водородный показатель (pH) водного раствора с массовой долей основного вещества 0,5% в пересчете на Al2O3; 4,0±0,5; 4,0±0,5; 4,0±0,5

Определение дозы коагулянта

Тест в банке

Доза коагулянта, которая будет использоваться, может быть определена с помощью теста в банке. Испытание в сосуде включает в себя воздействие на образцы воды одного и того же объема различными дозами коагулянта с последующим одновременным перемешиванием образцов с постоянным быстрым временем перемешивания. Микрофлок, образующийся после коагуляции, далее подвергается флокуляции, и ему дают осесть. Затем измеряют мутность образцов, и дозу с наименьшей мутностью можно считать оптимальной.

Испытания на обезвоживание в микромасштабе

Несмотря на его широкое использование при проведении так называемых «экспериментов по обезвоживанию», испытание в сосуде ограничено в своей полезности из-за нескольких недостатков. Например, для оценки эффективности предполагаемых коагулянтов или флокулянтов требуются как значительные объемы проб воды / сточных вод (литры), так и время эксперимента (часы). Это ограничивает объем экспериментов, которые могут быть проведены, включая добавление повторов. Кроме того, анализ тестовых экспериментов с банками дает результаты, которые часто являются лишь полуколичественными. В сочетании с широким спектром существующих химических коагулянтов и флокулянтов было замечено, что определение наиболее подходящего обезвоживающего агента, а также оптимальной дозы «широко считается скорее« искусством », чем« наукой »». Таким образом, тесты эффективности обезвоживания, такие как испытание в сосуде, хорошо поддаются миниатюризации. Например, тест микромасштабной флокуляции, разработанный LaRue et al. уменьшает масштаб обычных тестов в сосуде до размера стандартного многолуночного микропланшета, что дает преимущества, связанные с уменьшенным объемом образца и повышенным распараллеливанием; этот метод также подходит для количественных показателей обезвоживания, таких как.

Детектор потокового тока

Автоматизированное устройство для определения дозы коагулянта — это потоковый детектор тока (SCD). SCD измеряет чистый поверхностный заряд частиц и показывает значение тока потока, равное 0, когда заряды нейтрализованы (катионные коагулянты нейтрализуют анионогенные коллоиды ). При этом значении (0) доза коагулянта может считаться оптимальной.

Play media

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.

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.

Галерея изображенийФото из Коагулянты для использования в бытовых условиях поставляются в канистрах, кубовых емкостях, бочках в виде растворов, готовых к употреблению

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.

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.

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.

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.

Критерии выбора

В зависимости от назначения реагент для воды выбирают по следующим параметрам:

Форма средства. Жидкие реагенты удобны в применении, т. к. продаются уже в разведенном виде. Но на порошкообразном препарате можно сэкономить.
Тип вещества. Для глубокого очищения питьевой воды наилучший выбор – органика. Неорганические реагенты чаще используют для обработки стоковых вод, бассейнов и других искусственных водоемов.

Рассмотрим, какой коагулянт лучше выбрать для обработки определенной жидкой среды:

Питьевая вода. Самый эффективный реагент − оксихлорид алюминия Al2(OH)3CI3, который эффективно кондиционирует и очищает питьевую воду. Имеет вид кристаллического желтого порошка. Также хорошо себя зарекомендовали препараты на основе хлорного железа FeCl3. Такие продукты отлично блокируют запахи, справляются с сероводородом.
Сточные воды. Среди потребителей спросом пользуется Аква-Аурат 30 – препарат на базе полиоксиалюминиум хлорида.
Бассейн и искусственные водоемы. Предпочтение лучше отдать следующим средствам: полиоксиалюминиум хлорида (органика), сульфат алюминия (неорганический компонент).

Подбирая реагент для очищения стоковых вод, рекомендуется изучить справочную литературу или получить консультацию профессионала, работающего в сфере водоочистки.

Внимание! Коагулянты относятся к классу специфических субстанций. В одном процессе очищения они выводят из воды только вредные элементы, в другом – усиливают свое действие и могут полностью обезжелезить воду, то есть сделать ее излишне мягкой

Схема реагентного хозяйства с сухим хранением реагента (сернокислого алюминия)

1 — автосамосвал; 2 — склад; 3 — растворные баки; 4 — кран-балка с грейфером; 5 — насос; 6 — расходные баки; 7 — насос-дозатор; 8 — воздуходувка; I — трубопровод холодной воды; II — трубопровод горячей воды; III — сжатый воздух; IV — раствор коагулянта

Схема приготовления коагулянта при сухом хранении, представленная на рисунке, целесообразна при расходе коагулянта до 5-6 т/сут. Транспортирование коагулянта по складу и загрузку в растворные баки осуществляют с кран-балкой и подвесным грейфером емкостью до 0,5 м3 с помощью дистанционного пульта.

Склад коагулянта находится в неотапливаемом помещении. Высота склада должна позволять производить беспрепятственную выгрузку коагулянта и его транспортирование по складу.

Площадь складов следует рассчитывать на хранение 30-дневного запаса, считая по периоду максимальной потребности реагента:

F_скл=1,15Q_сут.ДТ/10000ργh

где Q_cym— полная производительность очистной станции, м3/сут; Д- доза реагента, г/м3; Т — продолжительность хранения реагента, сут; ρ — содержание активного вещества в реагенте, %; γ — объемная насыпная масса реагента, т/м3; h-допустимая высота складирования ~ 1,5-2,5 м.

Расходные баки находятся в отапливаемом помещении, отделяемом от склада капитальной перегородкой. Над этим помещением находятся обычно помещения для приготовления или хранения других реагентов. Из растворных баков раствор коагулянта концентрацией 10-15% перепускается в расходные баки, где разбавляется до рабочей концентрации (4-10%). Для перемешивания раствора в нижнюю часть баков через систему труб подается воздух. Из расходных баков раствор коагулянта подается в смеситель насосом-дозатором либо кислотостойким насосом через дозатор любого типа. Количество расходных, растворных баков и насосов должно быть: растворных — 3, расходных — 2.

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.

Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды

С точки зрения химии, коагулянты и флокулянты – неорганические соли, при соприкосновении с водой образующие элементы с зарядом, противоположным тому, который имеют частички присутствующей в жидкости взвеси. Благодаря разности потенциалов, «очиститель» притягивает загрязнения, объединяя их в конгломераты, которые несложно удалить из емкости.

Коагулянтами являются соли слабых оснований, которые, смачиваясь, переходят в нерастворимое состояние. В промышленности применяют составы на основе:

сульфата, гидроксохлоида и гидросульфата алюминия;
сульфата и хлорида железа.

Эти соединения качественно работают и не требуют значительных затрат. Наряду с загрязняющими веществами препараты связывают ионы жесткости, тяжелых металлов, органику, что обеспечивает прозрачность воды и удаление примесей. На водоканалах и для очистки бассейнов вводят реагенты на базе гидроксохлорида алюминия, поэтому в пробах может фиксироваться незначительное превышение этого вещества.