Коагулянт для очистки сточной воды — принцип действия, виды, выбор

Коагуляция воды – это один из современных методов водоподготовки. Метод коагуляции основан на обработке воды с помощью коагулянтов. Коагуляция воды применяется для очистки как питьевых и технических, так и сточных вод. Коагуляция наиболее эффективна в комплексе с электрокоагуляцией и флотацией воды. Процесс коагуляции имеет ряд особенностей, о которых мы подробно рассказали в этой статье.

Что это такое, для чего нужны?

Для очистки воды от взвешенных частиц применяются коагулянты. Это химические реагенты, которые, попадая в воду, вызывают слипание (коагуляцию) мельчайших элементов какого-либо вещества.

В результате образуются более крупные скопления, которые выпадают в осадок или всплывают на поверхность. Образуется желеобразная масса, которая затем превращается в хлопья. Остается лишь убрать их с поверхности и со дна водоема.

Прибегать к использованию таких средств необходимо, если:

  • помутнела вода;
  • появился неприятный запах;
  • после купания раздражаются глаза или кожа.

Коагулирующие составы способны быстро и эффективно устранить подобные явления, повысив качество и безопасность 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.

Медицинские тесты

Аккредитация фармацевтов (Скачать вопросы)
Аккредитация медсестер (Скачать вопросы)
Аккредитация стоматологов (Скачать вопросы)
Аккредитация лабораторная диагностика (Скачать вопросы)
Аккредитация лечебное дело (Скачать вопросы)
Аккредитация медико-профилактическое дело (Скачать вопросы)
Аккредитация медицинская биохимия (Скачать вопросы)
Аккредитация медицинская биофизика (Скачать вопросы)
Аккредитация акушерское дело (Скачать вопросы)
Аккредитация педиатрия (Скачать вопросы)
Аккредитация массажистов (Скачать вопросы)
Аккредитация медицинская оптика (Скачать вопросы)

Преимущества и недостатки

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

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.

Назначение

Очистка воды

Процесс коагуляции применяется как в системах водоподготовки, так и для очистки промышленных и бытовых сточных вод. Эта технология помогает добиться уменьшения количества вредных примесей:

  • железо и марганец – до 80 %;
  • синтетические ПАВ – на 30-100 %;
  • свинец, хром – на 30 %;
  • нефтепродукты – на 10-90 %;
  • медь и никель – на 50 %;
  • органические загрязнения – на 50-65 %;
  • радиоактивные вещества – на 70-90 % (кроме трудноудаляемого йода, бария и стронция; их концентрацию удается сократить только на треть);
  • пестициды – на 10-90 %.

Очистка воды методом коагуляции с последующим отстаиванием позволяет снизить в ней содержание бактерий и вирусов на 1-2 порядка, а концентрацию простейших микроорганизмов – на 2-3 порядка. Технология эффективна в отношении следующих болезнетворных микробов:

  • вирус Коксаки;
  • энтеровирусы;
  • вирус гепатита А;
  • кишечная палочка и ее бактериофаги;
  • цисты лямблий.

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.

Как выбрать средство?

В домашних условиях чаще всего выбирать их приходится для очистки жидкости в бассейнах и подобных водоемах. Именно эту задачу и стоит разобрать подробнее. Органические коагулянты привлекательны тем уже отмеченным свойством, что они расходуются ограниченно. К тому же такие вещества позволяют продлить промежуток между сменами воды в бассейне. Так как после их применения остается лишь небольшое количество солей, легче поддерживать и «мягкость». Наконец, такие препараты долго сохраняют свои качества даже при сильном охлаждении жидкости; к тому же защита рук сводится только к ношению перчаток — исключение составляют случаи аллергической реакции.

Сульфат алюминия имеет только одно достоинство — его не надо долго отстаивать. Однако в холодной воде этот реагент работает некачественно. Потому с наступлением осени, а также до прогрева жидкости весной его использовать нежелательно. Кроме того, такой реактив мешает поддерживать нормальный кислотно-щелочной баланс. Вывод: использовать его можно только в крайнем случае, когда ничего лучшего нет.

Сульфат железа помогает бороться с раздражающим многих запахом сероводорода. Он понижает концентрацию тяжелых металлов в большей степени, чем средства на алюминиевой основе. Необходимо понимать, что сульфат железа удаляется не полностью. Около 1% его все же остается в воде. Диоксид титана хорош технически всем — он даже заменяет хлорирование и работает оперативно; явным минусом можно считать только высокую цену.

Компании

yandex.ru

Очисткой городских стоков в столице занимается «Мосводоканал».

Это коммунальное предприятие, в распоряжении которого очистные сооружения:

  • Курьяновские;
  • Люберецкие;
  • Южно-Бутовские;
  • Зеленоградские.

Справка. Каждые сутки они принимают больше 3 млн. куб. м хозяйственно-бытовых и ливневых сточных вод.

Во всех крупных городах есть свои очистные сооружения, которые контролирует местный водоканал.

Частные компании проектируют и строят очистные сооружения для промышленных предприятий и хозяйственных комплексов. Крупная фирма в России – Ecolos. Она делает очистные станции разных масштабов под ключ, ориентируясь на потребности заказчиков.

Еще одна крупная компания с аналогичной деятельностью – «РЕАТОРГ». Она занимается экологическим инжинирингом, ремонтно-строительными работами, проектно-сметными расчетами и т.д. Компания ориентирована на промышленные объекты.

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.

Оптимальный выбор реагента

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.

Форма выпуска реагентов

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.

Расчет стоимости и составление сметы

Строительство и водоподготовка

Немаловажную роль в проектировании играет стоимость работ и всего устанавливаемого оборудования в целом. Для определения точной суммы, которая потребуется для оплаты техники и строительно-монтажных работ при возведении проектируемых зданий и сооружений, составляется сметная документация. Она учитывает все возможные статьи расходов, что позволяет оценить точную стоимость оборудования, гонорар рабочих, выплачиваемые налоги и т.д. Доверив данную работу специалистам, можно быть уверенным в том, что все суммы будут рассчитаны с максимальной точностью. Начисление накладных расходов и сметной прибыли осуществляется по действующим нормативам и государственным стандартам.

Создать Запрос.

Традиционные конструкции смесителей

Перегородчатый смеситель

Введение раствора коагулянтов в обрабатываемую воду производится с помощью различных типов смесителей:

  • Трубчатые. Внутри напорного трубопровода устанавливают статические элементы в виде конусов, диафрагм, винтов. Реагент подается через трубку Вентури.
  • Гидравлические: перегородчатые, дырчатые, вихревые, шайбовые. Перемешивание происходит за счет создания турбулентного потока воды, проходящего вдоль перегородок, через отверстия, слой взвешенного коагулирующего осадка или вставку в виде шайбы (диафрагмы) с отверстием.
  • Механические (лопастные и пропеллерные).

С чем лучше применять для комплексного ухода?

foto35047-8Полноценный уход за водой в бассейне предполагает, наряжу с коагулянтами, использование таких средств, как:

  • дезинфектанты на основе хлора либо активного кислорода;
  • альгициды – для удаления водорослей;
  • средства, регулирующие pH.

Существуют комплексные продукты, содержащие в своем составе сразу несколько веществ для разных видов обработки.

Совмещение с флотацией

Очистка промышленных сточных вод

Очистка сточных вод коагуляцией сопряжена с трудностями в регулировании технологического процесса из-за постоянного изменения качества жидкости. Для стабилизации этого явления применяют флотацию – отделение взвешенных частиц в виде пены. Вместе с коагулянтами в очищаемую воду вводят флокулянты. Они снижают смачиваемость взвесей и улучшают слипание последних с пузырьками воздуха. Насыщение газом производят на флотационных установках.

Такую методику широко используют для коагуляции воды, загрязненной продуктами следующих производств:

  • нефтеперерабатывающая промышленность;
  • производство искусственного волокна;
  • целлюлозно-бумажная, кожевенная и химическая промышленность;
  • машиностроение;
  • производство пищевых продуктов.

Применяют флокулянты 3 типов:

  • природного происхождения (крахмал, гидролизные кормовые дрожжи, жмых);
  • синтетические (полиакриламид, ВА-2, ВА-3);
  • неорганические (силикат натрия, диоксид кремния).

Эти вещества позволяют уменьшить необходимую дозу коагулянтов, сократить длительность очистки, увеличить скорость осаждения хлопьев. Добавление полиакриламида даже в очень малых количествах (0,5-2,0 мг/кг) значительно утяжеляет осаждаемые хлопья, что увеличивает скорость подъема воды в осветлителях вертикального типа.

Способы интенсификации процесса

Очистка сточной воды

Улучшение процесса коагуляции воды проводится в нескольких направлениях:

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

Виды сооружений

В таблице охарактеризовано оборудование, которое применяется на разных этапах очистки стоков.

Для механического этапа:

Для физико-химического этапа:

Для биологического этапа:

Оборудование для дезинфекции:

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...