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

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.

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

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.

Лучшие производители в России

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

Работа коагулянта: суть процесса

Химия процесса коагуляции затрагивает широкое поле научных знаний, понимание которых потребует определенного уровня специальной подготовки. Мы опустим околонаучные подробности и постараемся донести самую суть.

Как действуют коагулянты 1

Как действуют коагулянты 2Как действуют коагулянты 3

Итак, у нас есть определенный объем воды, загрязненный коллоидными частицами. Частицы эти настолько мелкие, что их пропускает песчаный фильтр. Более того, их размеры так малы, что они не могут осесть на дно: броуновское движение молекул заставляет эти частицы постоянно пребывать во взвешенном состоянии.

Внимание! Еще раз: в воде плавают мельчайшие соринки, которые выглядят как муть. Они проходят сквозь фильтр и не оседают на дно, так как молекулы воды непрерывно «толкают» их с разных сторон, приводя в движение

В результате невозможно ни отфильтровать воду, ни осадить грязь на дно.

Эти частицы не только не оседают и не фильтруются, они также отказываются слипаться в более крупные образования. Это вызвано тем, что они имеют одинаковый заряд и отталкиваются в результате действия сил электростатического взаимодействия.

Здесь мы подходим к сути процесса коагуляции: после введения специального реагента свойства частиц меняются, они теряют свой заряд, а взвесь начинает слипаться в более крупные комки. В результате устранения эффекта электростатического отталкивания частицы сближаются достаточно для того, чтобы начали действие силы притяжения.

Сближению также препятствует пространственный объем молекул или атомных групп, которые, находясь в непосредственной близости от реагирующих атомов в молекуле, могут не давать этим атомам сойтись и прореагировать. Данный эффект нивелируется добавлением солей и изменением кислотности среды.

В итоге, коагулянты не меняют химический состав примесей или воды. Основная характеристика, на которую направлено их воздействие – это размеры частиц. После добавления, скажем, хлорного железа, отдельные корпускулы теряют заряд и начинают слипаться в хлопья, которые затем можно собрать или отфильтровать.

Важно! Суть процесса коагуляции заключается в том, чтобы сделать мельчайшие частицы достаточно крупными для того, чтобы они осели на дно, или их задержал фильтр. Это наиболее короткое и простое объяснение

Коагулянты

Выпускаются в виде жидкости и твердых частиц. По составу их можно разделить на несколько разновидностей:

Наиболее распространенный и дешевый вариант такого вещества, это сульфат алюминия. Он представляет собой твердое кристаллическое вещество белого цвета и производится в виде кусков различных фракций. Поставляется в полиэтиленовых мешках или навалом. Используется для очистки воды в бассейнах и станциях очистки воды.

1. Водный раствор гидроксихлоридов алюминия. По сравнению с сульфатом алюминия обладают более высокой коагулирующей способностью и пониженной нормой для дозирования. Не изменяют щелочной показатель воды и могут использоваться в более широких диапазонах pH. Температура воды не оказывает особого влияния на скорость реакции. Поставляется в канистрах, контейнерах и наливом в цистернах.
2. Разновидность гидроксихлоридов алюминия, соответствующая коагулянтам типа PAC в европейской классификации. С высокой эффективностью удаляют взвешенные вещества, фосфаты, нефтепродукты, тяжелые металлы и хлорорганические соединения. Имеют способность к полимеризации, что ускоряет коагуляцию. Значительно снижают показатель бактериального загрязнения.
3. Композитные коагулянты представляют собой смесь оксихлоридов, сульфатов и оксисульфатов алюминия. Обладают высокой скоростью коагуляции даже при низкой температуре воды в бассейне. Поставляются в жидком виде в канистрах и контейнерах. Некоторые разновидности имеют твердую форму в виде брикетов или пластинок белого цвета с оттенками серого или голубого.

Видео: метод коагуляции воды в бассейне

Органические коагулянты представляют собой низкомолекулярные полиэлектролиты. Принцип их действия основан на адсорбции молекулярных цепочек загрязнений, с последующим образованием связей между ними. Применяются в основном для приготовления питьевой воды, но могут также использоваться для очистки воды в бассейнах совместно с неорганическими коагулянтами. Имеют продолжительный срок хранения.

Флокулянты

Разделяются на органические и неорганические. Используются в качестве дополнений к коагулянтам для увеличения размеров хлопьев. К органическим относятся флокулянты в виде полиакриламидов. Представляют собой аморфное вещество, которое легко растворяется в воде. Повышают уровень очистки и продлевают срок службы фильтров. Поставляются в твердом и жидком виде.

К неорганическим относятся очистители на основе кремневой кислоты, каолиновых глин, мела, мелкого песка.

Как купить

Приобретать их желательно у компаний, которые являются непосредственными представителями известных и проверенных производителей. Цена коагулянтов зависит от размера партии и постоянного сотрудничества с продавцом.

К каждой партии должны быть приложены подробные инструкции по применению препаратов и указан срок годности. Доставка по Москве должна осуществляться специализированным транспортом, который может предоставить отправитель.

Принцип работы коагулянтов

Коагуляция – метод очистки воды путем сцепления загрязняющих дисперсных веществ для последующего удаления механическим методом, фильтрацией. Объединение загрязняющих частиц происходит благодаря введению коагулирующих реагентов, создающих условия для простейшего устранения связанных загрязнителей из очищаемой воды.

Термин «coagulatio» в переводе с латинского обозначает «сгущение» или «свертывание». Сами коагулянты представляют собой вещества, способные за счет химической реакции создавать нерастворимые и малорастворимые соединения, которые проще и легче вывести из состава воды, чем дисперсные компоненты.

Галерея изображений
Фото из
Коагулянты относятся к группе жидких фильтров — веществ, способных очищать воду в ходе химической реакции

При внесении коагулянов в подлежащую обработке грязную воду примеси органического и неорганического происхождения нейтрализуются посредством образования гелеобразного осадка и выпадения на дно

Внесение коагулянтов в септические системы позволяет ускорить процесс осаждения примесей, повышает степень очистки воды, благодаря чему стоки можно сбрасывать без применения систем подземной доочистки

Активное применение коагулянты нашли на предприятиях химической и пищевой промышленности, где их внедрение в технологическую цепочку существенно сокращает расходы по утилизации стоков

Кроме внесения в очистные сооружения независимой канализации коагулянты в быту служат для очистки воды в декоративных прудах и фонтанах

Вода с внесенным коагулянтом не цветет при постоянном освещении, при этом не наносит ущерба окрущающей среде и создает угроз экологической обстановке

Обработка воды коагулянтом в бассейне гарантирует возможность сброса воды на рельеф без использования септика. Главное, вовремя убрать осадок

Коагулянты допускается применять для подготовки питьевой воды и воды для наполнения аквариумов, т.к. они нейтрализуют только вредные вещества, не влияют на полезный состав

Вещества для химической фильтрации

Принцип действия коагулянтов по очистке воды

Использование в независимых очистных сооружениях

Использование на промышленных предприятиях

Сфера применения в бытовых условиях

Предупреждение цветения воды

Приготовление раствора для бассейна

Очистка воды для аквариумов

Принцип работы веществ построен на том, что их молекулярная форма имеет положительный заряд, в то время как большинство загрязнений – отрицательный. Присутствие двух отрицательных зарядов в строении атомов грязных частиц не позволяет им соединяться вместе. По этой причине грязная вода всегда приобретает мутность.

В момент внесения в жидкость небольшой порции коагулянта вещество начинает подтягивать к себе присутствующие в ней взвеси. Как результат: с увеличением интенсивности рассеиваемого света жидкость на короткий промежуток времени становится более мутной. Ведь одна молекула коагулянта с легкостью может притянуть к себе несколько молекул грязи.

Коагулянты провоцируют образование устойчивых связей между мелкими частицами загрязнений и присутствующих в воде микробов

Притянувшиеся молекулы грязи начинают вступать с коагулянтом в реакцию, вследствие которой объединяются в большие сложно-составные химические соединения. Малорастворимые высокопористые вещества постепенно оседают на дно в виде белого осадка.

Задача хозяина состоит лишь в том, чтобы вовремя убирать осадок, применяя любой из доступных ему типов фильтрации.

Молекулы, притягивающиеся друг к другу, образуют крупные частицы, которые за счет своего увеличившегося веса оседают, а затем выводятся путем фильтрации

Об эффективности действия препарата можно судить по образованию на дне осадка в виде белых хлопьевидных образований – флокул. Благодаря этому термин «флокуляция» нередко используют в качестве синонима понятия «коагуляция».

Образующиеся хлопья, размер которых может достигать от 0,5 до 3,0 мм, имеют большую поверхность, обладающую высокой сорбцией осаждаемых веществ

Возможности использования метода

Флокуляция применяется не только в процессе очистки воды в бассейнах. Этот метод снижения мутности получил широкое распространение в очистке сточных вод, также его применяют на объектах очистки и обеззараживания питьевой воды, на промышленных производствах и не только. Широкое применение флокуляции в бассейнах и на других объектах обусловлено несколькими преимуществами:

Возможность использоваться с различными системами фильтрации при водоподготовке. Эти реагенты используют с ленточными пресс-фильтрами, центрифугами и другими устройствами для удаления осадка.
Высокая эффективность. Процесс позволяет убрать даже самые мелкие загрязняющие вещества для восстановления идеальной прозрачности жидкости.
Увеличение производительности отстойников в системах очистки сточных вод. Добавление реагентов позволяет удалить разнообразные виды загрязнений, в том числе частицы нефтепродуктов и иные вещества, которые трудно убрать иными методами.
Разнообразие применяемых реагентов. Такие вещества могут быть органическими или неорганическими, наибольше распространение получили флокулянты на основе полиакриламида. Катионные и анионные разновидности дают возможность убирать самые разнообразные виды примесей с высокой эффективностью.

Источники

https://www.BWT.ru/useful-info/flokulyanty-dlya-ochistki-vody-kommunalnoy-i-stochnoy/
https://StrojDvor.ru/kanalizaciya/flokulanty-dla-ocistki-stocnyh-vod/
https://promhimsnab.ru/help/poleznye-stati/flokulyant_i_koagulyant_chto_eto_takoe_i_v_chem_raznitsa/
https://kanaliza.ru/chistka/ochistka-vody-flokuljaciej-chto-jeto-takoe
https://o-vode.net/ochistka/s-pomoshhyu-flokulyantov

Профилактические меры сохранения чистоты

Чтобы бассейн не засорялся, нужно регулярно проводить хлорирование воды специальными таблетками. После хлорирования раз в 2 недели проводится чистка реагентами. После реагентов бассейн очищается водным пылесосом. После этого отключается система фильтрации, и промывается фильтр.

Спустя 12 часов включается система фильтрации и удаляется мутная взвесь со дна и поверхности бассейна. В этот период необходимо еще раз очистить фильтр. Очищать его нужно путем перестановки шлангов согласно модели насосного оборудования и включением обратной промывки. Часть старой воды из бассейна удалиться, и промоется кварцевый песок в фильтре.

После окончания промывки необходимо вернуть шланги в исходное рабочее состояние и при необходимости залить свежую воду в бассейн. Так как при распаде коагулянта в воде со временем накапливается избыточное количество продуктов действия реагента, то раз в два месяца необходима полная замена воды в плавательном бассейне.

Эффективная очистка воды в бассейне во многом зависит от выбранного реагента и качества самой жидкости

Качественные коагулянты необходимо приобретать у проверенных производителей, обращая пристальное внимание на процент содержания активного вещества. Чем выше его массовая доля, тем экономнее и эффективное применение очищающего средства

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.

Как нейтрализовать стоки

Нейтрализация стоков способствует нормализации водородного показателя. Такой химический состав воды неопасен для человека и природы. Её можно использовать повторно для различных нужд.

Процесс нейтрализации основан на применение реагентов, которые используются с учетом концентрации и составных элементов кислой среды. Специалисты выделяют 3 вида стоков с кислотами:

преобладание слабых кислот;
наличие сильных кислот;
преобладание серной и сернистой кислоты.

Нейтрализация вод с серной кислотой зависит от используемого реагента. Процесс протекает по разным уровням. Если использовать известковое молоко, тогда в остаток выпадет гипс. Он будет оседать на стенках труб.

Чтобы нейтрализовать щелочные воды, применяют кислоты или кислые газы. С помощью последней технологии осуществляется одновременная нейтрализация стоков и очистка от вредных компонентов газов. Чтобы рассчитать количество необходимого кислого газа, определяется уровень массотдачи. Подобная технология считается ресурсосберегающей, так как она ликвидирует сброс стоков, сокращая потребление свежей воды, экономя тепловую энергию на её подогрев.

При разработке технологической схемы по нейтрализации сточных вод учитывается:

возможная одновременная нейтрализации поступающих со стоками щелочей и кислот;
наличие щелочного резерва;
природная нейтрализация водоемов.

Для реализации рассматриваемого процесса используется специальное оборудование. Нейтрализация осуществляется в накопителе, отстойнике либо осветителе. Выбор оборудования зависит от климатических условий, длительности хранения стоков.

Для реализации нейтрализации в стоки добавляют разные химикаты, которые вступаю в реакцию с кислотами или щелочами образуют взвесь. Она выпадает в осадок. Её объем определяется по следующим показателям:

количество металлов, ионов кислот в исходной воде;
количество и вод применяемого реагента;
используемый уровень осветления.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

Минеральные вещества – 42%;
Органические вещества – 58%;
Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
Коллоидные смеси – 10%
Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.

Плюсы и минусы использования флотации

Метод флотации как способ очистки сточной воды имеет как свои преимущества, так и недостатки. К первым относятся:

Низкая стоимость самого метода обработки жидкости с целью её очистки;
Максимально простая конструкция оборудования (электрофлотатора), что не требует повышенных трудозатрат на его обслуживание;
Высокая эффективность процесса в случае отделения от воды определенных примесей;
Высокая скорость очистки сточных вод в результате применения одного из способов флотации;
Возможность очистки воды даже от молекул нефтепродуктов.

К минусам метода флотации можно отнести:

Избирательное действие воздуха на частицы мусора ввиду их низкой гидрофорбности;
Необходимость дополнительного применения реагентов для повышения уровня гидрофорбности частиц мусора в сточных водах;
Необходимость точной настройки электрофлотатора с целью получения пузырьков воздуха определенного диаметра.

Наилучшие доступные технологии (НДТ)

НДТ – современные технологии, основная задача которых заключается в решении актуальных экологические проблем различных промышленных предприятий. Наилучшие доступные технологии подразумевают значительное снижение внедрения в сточные воды, как опасных веществ, так и тех, которые не разлагаются со временем.

С этой целью может потребоваться:

отказаться от применения хлора и особо опасных реактивов во время осуществления технологического процесса;
организовать отдельный сбор и устранение остатков используемых веществ;
внедрить в производство безопасные для окружающей среды реагенты (вместо химикатов, которые не разлагаются).

Особой эффективностью обладает устранение загрязняющих веществ в зависимости от фазово-дисперсного состава. Для этого предложено отделение твердой фазы сточных вод посредством фильтрации, отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах и глубокая очистка от взвешенных веществ посредством мембран.

Интересно. Среди новых технологий особым спросом пользуются радиационная очистка воды и озонирование.

С помощью радиационной методики удается подвергнуть загрязняющие вещества окислению и разложению за короткий промежуток времени. При озонировании не образуются вредные для окружающей среды вещества.