Коагулянт для очистки сточной воды — виды и принцип действия

 

Сегодня вопросу качества питьевой воды уделяется все больше внимания. Многоуровневые стационарные фильтры являются оптимальным решением вопроса в большинстве случаев, но они занимают очень много места и имеют высокую стоимость. Более бюджетная и компактная альтернатива сложному оборудованию – коагулянты для очистки воды.

Назначение и область применения коагулянтов для очистки воды

Коагулянты связывают примеси в хлопья, образующие осадок

Коагуляцией называют химический процесс, в результате которого в обрабатываемой среде происходит укрупнение диспергированных, коллоидных примесей. Они превращаются в видимые человеческому глазу хлопья, которые образуются в процессе слипания мелких частиц. Позднее хлопья выпадают в осадок и удаляются при помощи механических фильтров.

Коагуляцию как метод очистки воды применяют в таких областях:

• ЛОС (для осветления стоков);
• обработка промышленных грязных вод;
• очистка бассейнов;
• подготовка питьевой воды.

Обработка жидкой среды коагулянтами для её дальнейшего употребления требует предварительного проведения максимально точного анализа. А также скрупулезного расчета  дозы коагулянта при обработке воды.

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.

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.

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 2
Как 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.

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

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:

• Внесение коагулянта в загрязненную жидкость.
• Создание условий для максимального взаимодействия действующего реагента с примесями.
• 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.

При использовании коагулянтов для очистки сточных вод следует учитывать, что эти вещества работают только при плюсовой температуре.

Рабочий диапазон реагентов варьируется в пределах от 10 до 40°С, и в случае превышения температуры выше этого показателя реакция начинает протекать намного медленнее

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.

Коагулянты для очистки воды: сфера применения и особенности

Что же это за химия такая — спросит читатель, ответ прост: коагулянты. Именно это вещество применяют для очистки воды от взвешенных частиц. Существуют разные способы очистки сточных вод от примесей: фильтрация, отстаивание, химическая очистка, электрическая очистка, термическая обработка.

Эти способы нашли применение в разных отраслях, но наиболее распространенными и эффективными из них можно считать фильтрацию и химическую обработку.

Размеры частиц взвеси в воде могут быть настолько малы, что фильтрация становится либо невозможной, либо слишком дорогой. В отдельных случаях приходится идти на повышение расходов, но, чаще всего эта мера оказывается нерентабельной. Например, владелец частного бассейна едва-ли захочет тратиться на специальное очистное сооружение, но обычный фильтр не справляется с задачей настолько успешно, насколько требуется, поэтому хозяину придется немного «помочь» простому фильтру с помощью современной химии.

«Что же это за химия такая?» — спросит читатель. Ответ прост: коагулянт. Именно это вещество применяют для очистки воды от взвешенных частиц.

Коагуляция — это особый процесс, который можно охарактеризовать словом укрупнение. То есть, при добавлении в состав мутной грязной воды определенного вещества, все частицы, которые в ней плавают и создают муть, начнут объединяться в более крупные агломерации, и, в конце, станут достаточно большими, чтобы осесть в виде хлопьев и отфильтроваться.

В разных сферах хозяйства и быта используют разные типы коагулянтов. Их можно разделить на две большие группы: минеральные и органические.

Важно! Органические коагулянты стоят дороже и применяются, чаще всего, для очистки питьевой воды. Они демонстрируют несколько лучшие показатели, нежели неорганические соединения, однако, зачастую их применение менее рентабельно.

В случае очистки промышленных стоков, различных теплоносителей и циркулирующих сред, бассейнов и водоемов применяют неорганические коагулянты:

• Хлорное железо. Сильный корродант и токсин, применяется в промышленности.
• Железа сульфат. Используется в промышленности для очистки стоков, в коммунальном хозяйстве для подготовки воды, а также в медицине для остановки крови.
• Сульфат алюминия. Подходит для очистки питьевой, хозяйственной и технической воды различного назначения.
• Алюминия оксихлорид. Данная соль – гидроксохлорид – хороша при очистке сточных вод, резервуаров, бассейнов, водоемов.
• Гидроксохлоросульфат алюминия. Это смесь на основе сульфата алюминия. Является прекрасным препаратом для обработки паводковых грязных вод при температурах ниже +12˚ С.

Эти вещества отличаются сравнительно невысокой ценой, доступностью, безопасностью и простотой использования.

Виды и принцип действия препаратов

Механизм работы реагентов – это особый химический процесс. Любой коагулирующий препарат на молекулярном уровне имеет положительный заряд, в то время как все примеси в жидкой среде — отрицательный. При таком положении дел все молекулы грязи неспособны соединяться в более крупные образования именно по причине отрицательности своих молекул. Для человеческого глаза примеси совсем не видны. Сточная жидкость выглядит просто мутной. Добавленный в воду реагент разбавляет отрицательные заряды атомов примесей и как результат образуются крупные хлопья. Жидкость становится визуально чище, светлее, отсутствуют запахи в ней.

Все коагулянты производят на основе хлоридов, сульфатов или полиоксисульфатов таких металлов как магний, железо, титан или алюминий.

Выделяют два типа химических веществ-реагентов для водоподготовки:

• неорганические;
• органические.

Первые (неорганические) — это диоксид титана или сульфат железа/алюминия. Каждый из них имеет ряд особенностей:

• Диоксид титана. Самый дорогой из всех видов коагулянтов. При этом максимально очищает жидкость до состояния питьевой. Диоксид титана избавляет воду от грязи и от бактерий. Дозы препарата используются меньшие, чем при работе с другими средствами. При этом время отстаивания обработанной диоксидом титана среды сокращается в разы в отличие от работы с иными неорганическими реагентами.
• Сульфат алюминия. Препарат прост в использовании, не требует долгого отстаивания после разведения. Но реагент чувствителен к уровню рН воды. Желательно, чтобы показатели не выходили за пределы 6.5-7.5. В противном случае сульфат алюминия будет неэффективен. К тому же этот коагулянт серьезно влияет на уровень кислотно-щелочного баланса жидкости. После обработки его нужно приводить в норму.
• Сульфат железа. Помогает очистить воду от маслянистых примесей, сероводорода, урезать концентрацию тяжелых металлов в ней.

Сульфат железа в обрабатываемой среде растворяется не полностью.

Все органические реагенты производят исключительно на основе гидрохлорида (его еще называют полиоксихлоридом алюминия). У таких коагулянтов для очистки сточных вод выделяют ряд преимуществ перед неорганическими препаратами:

• быстрый процесс растворения средства в воде;
• высокое качество очистки жидкости;
• экономный расход препаратов;
• высокая скорость коагуляции;
• уменьшенный период отстаивания;
• низкий остаточный процент алюминия и солей в обработанной среде после проведенного химического процесса;
• возможность использовать гидрохлориды даже при низких уличных температурах, в холодных жидких средах.

В случае попадания органического препарата в грунт он не меняет кислотно-щелочной баланс почвы, не образует экологической катастрофы в регионе.

Критерии выбора

Коагулянты выбирают по таким параметрам:

• Форма препарата (жидкая или порошкообразная). Первый вариант удобнее, поскольку реагент уже готов к использованию. Но растворы, как правило, дороже сухих препаратов.
• Тип средства (органический/неорганический). Подбирается в зависимости от проблемы, с которой ведется борьба. Для обработки питьевой воды лучше брать органику. Иногда пользователь предпочитает более дорогую электронную установку «Аквафлоу». С её помощью удается образовать примеси в обрабатываемой жидкости в хлопья без добавления в воду реагентов.

При покупке препарата стоит обращать внимание на целостность упаковки и сроки изготовления средства. Если коагулянт просрочен, скорее всего, он не даст ожидаемого эффекта. Также нелишним будет обратить внимание на маркировку ГОСТ и состав средства. При их отсутствии от покупки лучше отказаться.

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.

Важно! Подбор конкретного вещества производится исходя из назначения воды, степени её загрязнения, температуры и способа очистки. ОХА используют для очистки холодной воды с высоким содержанием органических примесей природного происхождения.

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

Одним из наиболее распространенных и эффективных средств для ухода за бассейном является оксихлорид алюминия. Это вещество особенно хорошо работает при невысоких температурах воды, в пределах +10 ˚С, и хорошо удаляет органические примеси. Именно ОХА содержится в большинстве современных коагулянтов для бассейна.

Порядок использования коагулирующих агентов для осветления воды в бассейне

Сперва мы расскажем, как поступать, если у вас стоит современное оборудование:

• Производим расчет дозы исходя из объема и степени загрязнения резервуара.
• Наливаем необходимый объем жидкости в скиммер и ждем, пока он разгонит препарат по бассейну.
• Отключаем насос и даем препарату время для реакции в пределах 15 – 30 минут.
• Выпавший на дно осадок собираем водным пылесосом или погружным насосом.
• Вновь включаем насос и выполняем окончательную фильтрацию.

Расчет коагулянта – отдельная тема, считается, что это нечто из разряда высшей математики. Действительно, если мы хотим очищать питьевую воду на конвейерной основе, нам придется очень точно рассчитать расход химиката, иначе он будет накапливаться и отравлять воду. В случае бассейна все намного проще.

Важно! Обычно производитель указывает на этикетке способ применения препарата. Если же этого нет, тогда можно воспользоваться усредненными значениями для каждого конкретного вещества. Для ОХА эти значения составляют от 20 до 50 мл препарата на тонну воды.

Для тех, у кого установлен самодельный бассейн или бассейн без специального

дополнительного оборудования, альтернативный способ добавления коагулянта:

• Определяем необходимое количество агента, для этого вычисляем объем бассейна в кубометрах, и на каждый куб добавляем от 20 до 50 мл ОХА (GOODHIM «Чистый бассейн»).
• Коагулянт предварительно разводим в лейке с водой в пропорции 1:5 – 1:100, то есть берем около двух литров.
• Выключаем насос с фильтром.
• Спускаемся в бассейн и начинаем ходить по кругу, пока вода не образует небольшой водоворот.
• Выходим из бассейна и в водоворот добавляем подготовленный раствор.
• Ждем, затем собираем осадок и фильтруем оставшуюся воду окончательно.

Своевременный уход и очистка делают использование бассейна не только приятным, но безопасным и даже полезным для здоровья. Теперь вы можете приглашать знакомых присоединиться к водным процедурам не боясь опозориться состоянием воды в резервуаре.

Почему коагулянты купить в Москве выгоднее, чем в своем городе

В этой главе речь пойдет о том, как выбрать и выгодно купить коагулянт. Для бассейнов, прудов, накопительных баков и прочих искусственных водоемов оптимальным решением будет применить полиалюминия хлоргидроксид или органический препарат, однако цена последнего может вам не понравиться.

Коагулянты купить в Москве будет выгоднее, и вот почему: далеко не каждая корпорация имеет представительства во всех городах России, не говоря о небольших производителях. Поэтому в своем городе вы найдете перекупщика, который приобрел товар в Москве и привез для продажи вам. Лучше миновать это посредничество и заказать покупку в столице.

Внимание! Большинство современных производителей имеет сайты, где можно найти контакты или информацию о доставке. Чаще всего есть возможность заказать товар онлайн и получить его по почте в течение нескольких дней.

Коагулянты — определение и часто задаваемые вопросы

1. Что значит коагулянт? Слово происходит от латинского «coagulatio» и переводится как «сгущающий». Вещества-коагулянты способны объединять взвешенные в воде частицы в более крупные комки.
2. Коагулянты и флокулянты — это одно и то же? Нет, не совсем. Это близкие по воздействию препараты, которые могут использоваться совместно.
3. Отличие флокулянта от коагулянта. Разница заключается в механизме и результате действия. В отличие от коагулянта, флокулянт не меняет электрический заряд коллоидных частиц. Вместо этого он создает полимерные связи между мелкими комками грязи, собирая их в крупные хлопья (флоккулы – отсюда и название).