Коагулянт для воды: Коагулянты и флокулянты для очистки воды — купить в Москве, каталог ГК «Экволс» с ценами

Коагулянты для очистки питьевой и сточной воды

Содержание   

1. Назначение коагуляции
   1. Какой принцип работы коагулянтов?
2. Какие виды коагулянтов применяют для очистки воды?
   1. Советы по выбору
   2. Как действует коагулянт для очистки воды? (видео)

Существуют разные способы очищать жидкости. Касается это очищения как питьевой или бытовой воды, так и промышленных сточных вод.

Железосодержащий коагулянт в мешках

Простейший способ очистки – это использование фильтров. Фильтры отсеивают все вредные вещества и делают воду чище. В отфильтрованном виде она пригодна для употребления и безопасна для человека.

Однако есть еще один метод очистки воды, который называют коагуляцией, а в работе с ним используют коагулянты. 

1 Назначение коагуляции

Коагуляцией называют специальный метод очистки питьевой и сточной воды. Сами коагулянты – это вещества, которые имеют интересные особенности и способны на химическую реакцию.

Если посмотреть на их молекулярную форму, то можно понять, что все они имеют положительный заряд. В то время как большинство загрязнений в воде имеют отрицательный заряд.

Наличие двух отрицательных зарядов в атомах грязных частиц не дает им соединяться вместе. Именно поэтому грязная вода, в большинстве случаев, просто становится мутной.

Причем очистка ее с помощью стандартных фильтров ничего не даст, так как вы отфильтруете только максимально крупные загрязнения. А их в обычной питьевой воде не так уж и много.

Главные же проблемы, например, присутствие возбудителей болезней, микробов и избыток других микроорганизмов, решить таким способом не удастся.

В итоге получается, что питьевой эта вода после фильтрации не становится. Она просто немного очищается. Но достаточно ли простого очищения от крупных примесей? В большинстве случаев нет.

Проблема усугубляется, когда необходимо обеспечить очистку не питьевой воды, а сточных вод. Сточные воды, как вы все наверняка знаете, тоже проходят циклы фильтрации, так как это намного экономнее и эффективнее, чем сливать стоки и набирать воду по новой. Да и экология от таких действий страдает не в пример меньше.

Однако в сточных водах процент загрязнения намного больше. А значит, и очищать их нужно намного тщательнее.

Склад коагулянтов на промышленном предприятии

Именно для таких целей и пользуются коагуляцией. Коагулянты, за счет своего положительного заряда атомов и особенной структуры, провоцируют образование устойчивых связей между микробами и мелкими частицами в воде.

При попадании в жидкость достаточного количества коагулянта, она начинает сначала немного мутнеть, а затем на дне образовывается белый осадок.

Используют коагулянты преимущественно для очистки сточных вод. Хотя, существуют и бытовые вещества, которые с успехом применяют для дезинфекции питьевой воды.
к меню ↑

1.1 Какой принцип работы коагулянтов?

Как мы уже говорили выше, положительный заряд коагулянтов способствует их принципу работы.

При попадании в загрязненную жидкость это вещество начинает активно подтягивать к себе все вредоносные микроорганизмы и другие подобные вещества. Каждая молекула коагулянта способна притянуть к себе несколько молекул других веществ.

Именно поэтому важно точно дозировать его количество. Главное, чтобы вы не использовали слишком мало коагулянта, так как тогда реакция будет протекать вяло. Осадок выпадет медленно и не в тех количествах, в которых должен. А это уже приведет к тому, что жидкость не очистится от вредных примесей должным образом.

После притягивания, молекулы коагулянта вступают в реакцию и превращаются в особенное соединение.

После реакции они становятся похожи на белые хлопья. Эти хлопья выпадают в осадок на дно емкости с жидкостью. От человека затем требуется только убрать осадок посредством любого типа фильтрации.

В крайних случаях пользуются даже методом, который используется при самодельном обезжелезивании жидкости, когда из емкости просто сливают верхние слои, оставляя на дне железные отложения.

Промышленные очистительные установки работающие методом коагуляции

После этого воду еще можно умягчить или дополнительно отфильтровать, но главная работа будет сделана. Некоторые коагулянты способны на обезжелезивание питьевой воды. Другие могут понижать или повышать ее уровень pH. Все это надо учитывать.

Эти вещества работают при температуре жидкости от 10 до 40 градусов по Цельсию. В горячей воде реакция протекает не в пример хуже, но здесь все зависит от конкретного вещества.

Избыточное давление в емкости тоже нежелательно. Что же до состава и степени загрязненности жидкости, то по этим характеристиками коагулянты считаются лучшим решением, когда необходима полная и сравнительно быстрая очистка воды.

Аналогичное качество может обеспечить разве что установка обратного осмоса или система полной фильтрации. Но в промышленных предприятиях такими способами пользоваться нерентабельно. Особенно если речь идет об очистке сточных вод.

Существует также метод, который называют электрокоагуляцией. В работе таким способом необходим электрокоагулятор для очистки сточных вод. Это специальный прибор, который провоцирует очистку жидкости с помощью влияния на нее зарядов электричества.

Однако схема его работы имеет множество недостатков, да и само устройство нельзя назвать очень практичным и компактным. А потому широкое применение он получил только в отдельных направлениях промышленности.

Теперь рассмотрим основные плюсы и минусы использования коагулянтов для очистки воды.

Основные плюсы:

• Эффективность;
• Возможность проделывать реакцию в любых условиях;
• Сравнительная дешевизна;
• Качество очистки;
• Практичность;
• Доступность.

Основные минусы:

к меню ↑

2 Какие виды коагулянтов применяют для очистки воды?

Существует несколько разновидностей коагулянтов. Перечислять все эти вещества и их формулы мы сейчас не будем, так как на это может уйти огромное количество времени. Однако несколько самых популярных групп назвать все-таки стоит.

Коагулянты бывают:

• Органическими;
• Неорганическими.

Органические вещества – это специально выведенные полимеры или другие подобные элементы, которые способствуют очистке жидкости методом коагуляции. Неорганические же, как можно понять из названия, относятся к синтетике и минеральным элементам.

Если же говорить о составах, что чаще всего применяются в быту и промышленности, то они друг от друга мало чем отличаются.

В большинстве случаев пользуются коагулянтами на основе алюминия или железа. Железо применяется для грубой очистки сточных вод и отходов промышленных предприятий. Оно доступно, эффективно и выполняет свою работу качественно.

Читайте также: зачем нужны фильтры грубой очистки воды?

Самыми популярными из железных составов считаются:

• Сульфат железа;
• Хлорное железо.

Неочищенный сульфат алюминия для промышленного применения

Первый образец используется для очистки сточных вод из канализации, а вторым хорошо выводится запах сероводорода и крупные частицы загрязнений.

Из алюминиевых коагулянтов отметить стоит:

• Сульфат алюминия;
• Гидроксохлорид алюминия;
• Гидроксохлоросульфат алюминия (ГСХА)

Первая разновидность встречается чаще всего и используется для очистки питьевой воды. Второй и трети коагулянт больше применим для работы со сточными водами, природными отложениями и т.д.
к меню ↑

2.1 Советы по выбору

Совершить выбор коагулянта надо очень осторожно, так как вещество это хоть и безопасное для человека, но довольно узкоспециализированное.

Как и в работе с любыми другими фильтровальными веществам и установками, мы рекомендуем вам обратиться к современной науке. А именно, отдать воду на анализ. После основательных анализов в лаборатории вы будете точно знать, какие проблемы есть в вашем случае и что конкретно нужно предпринимать.

Тогда и подобрать подходящий коагулянт будет намного проще.

Стоит понимать, что коагулянты – это вещи довольно специфические. В одних случаях они отторгают друг друга или определенные элементы в воде, в других же усиливают свое действие или комбинируют его по определенным принципам.

Так, использование простейшего коагулянта из железа и сульфата алюминия позволяет не только быстрее очистить воду, но и существенно умягчить или обезжелезить ее.

Очищенный и измельченный сульфат алюминия для бытового употребления

Однако здесь нужно не переусердствовать, так как слишком сильно разбавленная питьевая вода тоже не очень полезна, если не сказать вредна. Ведь с ней вы не будете получать всех тех необходимых минералов и полезных веществ, что существуют в необработанной жидкости.

Что же до конкретного применения коагулянтов, то тут советовать что-то излишне. В промышленности этим способом очистки пользуются практически везде. Но там процессы коагуляции можно без особых проблем наладить и поставить на поток.

В быту же придется покупать специальные установки, которые стоят не так дешево. Альтернативой им могут стать отдельные коагулянты бытового типа, что продаются в небольших емкостях.

Их достаточно просто добавить в воду, а затем отфильтровать выпавший осадок. Но, как вы сами понимаете, действовать так постоянно вам вряд ли будет удобно. Ведь этот способ очистки слишком трудоемок и отнимает много времени.

Если выбираете между неорганическими и органическими составами, то предпочтение лучше отдавать второму варианту.

Органика имеет несколько интересных преимуществ, которые никак нельзя игнорировать.

В первую очередь она намного эффективнее. Органические коагулянты действуют быстрее и для получения оптимального результата их нужно меньше. Также органика хорошо борется с хлором и избавляет воду от неприятных запахов. Например, от сероводорода, который часто сопутствует ожелезненной жидкости.

При этом она не изменяют показатель pH в воде и способна взаимодействовать с водорослями.

После применения органические коагулянты существенно уменьшаются в своих размерах. Это приводит к выпадению меньшего количества осадка, который намного проще отфильтровать. Но, при этом, эффективность очистки воды не падает. То есть качественное уменьшение количества осадка никак не сказывается на качестве очистки самой жидкости.

Неорганические коагулянты лучше взаимодействуют с водой. Они умягчают ее, избавляют от избыточного количества солей, железа и грубых примесей. Но здесь нужно учесть один серьезный нюанс. Неорганические составы нуждаются в чрезвычайно точном измерении.

Только так их можно использовать в полной мере. Если с точной дозировкой вы не угадаете (а в бытовых условиях это сделать очень сложно), то эффективность очистки существенно уменьшится.

Именно поэтому неорганические вещества так часто применяются в промышленности, но практически не встречаются в быту.

Впрочем, современные производители уже решили эту проблему, путем продажи минеральных коагулянтов в упаковках с дозаторами и подробной инструкцией.
к меню ↑

2.2 Как действует коагулянт для очистки воды? (видео)

 Главная страница » Очистка воды

Коагулянти для води | Блог Ecosoft

Коагулянти: алюміній і залізо чи все-таки магній?

Раніше ми вже писали про те, який складний шлях проходить вода на шляху до крана середньостатистичного жителя України. Одним з етапів на традиційних станціях централізованого очищення води є коагуляція з подальшим осадженням з води зважених часток у відстійниках.

Кілька днів тому наш читач поставив питання про безпеку сульфату алюмінію, що застосовується на більшості станцій централізованого водопостачання в Україні як коагулянта та доцільності заміни його хлоридом магнію (бішофіт). Тож спробуємо простими словами розібратися в цьому питанні.

Короткий зміст

Що таке коагуляція води?
Які коагулянти застосовують у водопідготовці?
Коагулянти та здоров’я: наскільки небезпечний алюміній у воді?
Екологічні аспекти коагуляції

Що таке коагуляція води?

Якщо набрати дніпровську воду в прозору ємність, особливо влітку, там можна побачити безліч частинок, який плавають в товщі каламутної води. Частинки, які ви бачите, самі осядуть через деякий час, якщо залишити воду постояти. А ось ті, які неозброєним оком ви не помічаєте, є причиною мутності води, і осядуть вони нескоро. Як ви розумієте, відстояти воду для Києва, який споживає її за добу в середньому майже 900 тис.м.куб — нереально, а площі відстійників займали б територію ще одного міста, тому на допомогу приходить коагуляція води. У неї вносяться сполуки, які здатні склеювати навіть найдрібніші частинки, і, відповідно, збільшувати їх вагу. Внаслідок цього укрупнені конгломерати швидше осідають на дно відстійників, і ті процеси, які могли б займати тижні, відбуваються лише за кілька годин, щоб вода швидше потрапила до будинків.

Коагулянти — це неорганічні солі: алюмінію, заліза, магнію, кальцію, титану та ін. При внесенні в воду, вони гідролізують з утворенням гідроксильних форм або просто гідроксидів. Наприклад, розчинні хлориди та сульфати алюмінію перетворюються в товщі води в нерозчинні частинки гідроксидів:

Al³⁺ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3H⁺

Поверхня цих мікрочастинок має заряд протилежний до заряду домішок, тому вони притягуються один до одного і склеюються, прискорено осідаючи на дно. Додатково використовуються флокулянти для води. Вони являють собою полімери органічного та неорганічного походження. Завдяки наявності ланцюжка, який огортає утворені конгломерати, вони стають щільнішими, що дозволяє отримати осади, які містять менше води.

Вийшов досить довгий вступ для тих, хто хоче зрозуміти механізм роботи відстоювання в водопідготовці. Детально про механізм роботи коагулянтів і флокулянтів для води, ми писали раніше. А зараз розглянемо безпосередньо тему реагентів, які застосовуються в цих процесах.

Які коагулянти застосовують в водопідготовці?

Коагулянти — це неорганічні солі, які здатні гідролізувати в воді з утворенням дрібних частинок. Всі вони схильні частково розчинятися в ній і логічно, що завжди є ймовірність проникнення в очищену воду невеликих концентрацій цих речовин. Тому розглянемо різницю між коагулянтами в аспектах їх ефективності, умов роботи, впливу на людину.

Солі алюмінію

Вони є найпоширенішими коагулянтами та ідеально підходять для очищення води з високим вмістом природних органічних речовин (в тому числі зеленої води з Дніпра). Інтервал pH, в якому вони працюють 4 — 8 одиниць. Наприклад, для осадження природних органічних речовин гуматів необхідний pH на рівні 5,5 — 6,5, тому поверхневі води перед їх застосуванням підкислюють. В якості  коагулянтів застосовують сульфат, хлорид і гідрохлорид алюмінію, а також галуни.

Головними перевагами алюмінієвих сполук як коагулянтів є широкий діапазон pH, в якому вони можуть працювати, ефективність стосовно природних органічних речовин, а також невисока вартість. Важливим недоліком є ​​той факт, що вода після очищення може містити залишкові кількості алюмінію.

Сьогодні сполуки алюмінію застосовуються у «Київводоканалі» (сульфат), Норвегії, Німеччині та інших країнах світу.

Солі заліза

Це другий за поширенням коагулянт. Застосовують для очищення каламутних вод з високою твердістю, а також стічних вод. Оптимальний pH для ефективної роботи солей заліза — 9. Залізовмісні сполуки добре проявляють себе при видаленні запахів і присмаків, сприяють осадженню важких металів і органічних сполук. Але, мають й ряд серйозних недоліків. По-перше, це посилення корозії, по-друге, утворення розчинних кольорових комплексів з деякими органічними сполуками, по-третє, солі заліза утворюють менш щільні осади. До переваг можна віднести факт безпеки для людини.

Солі заліза застосовують на Житомирському водоканалі, а також на станціях централізованого очищення води в Нідерландах, Франції та інших країнах.

Солі магнію

Такі коагулянти використовують вкрай рідко і переважно для очищення технологічних вод, проте існують рідкісні приклади використання сульфатів і хлоридів магнію в очищенні води з озерах Шотландії та Канади. В Україні не використовують солі магнію для коагуляції поверхневих вод. Основними їх недоліками є ​​ціна, яка в кілька разів перевищує вартість солей заліза та алюмінію, а також те, що вони можуть підвищувати твердість води. А ось до переваг можна віднести повну безпеку стосовно людського організму.

Основним питанням вибору коагулянта в сучасних українських реаліях є його вартість. Наприклад, ринкова ціна сульфату алюмінію дорівнює приблизно 9 тис.грн за тонну, хлориду тривалентного заліза — 11 тис.грн, а хлористого магнію — 16 тис.грн. Наприклад, «Київводоканал» споживає близько 40 тонн коагулянту на добу або 1200 — в місяць. Навіть при ціні значно нижчій за ринкову — це відчутна частина бюджету підприємства.

Коагулянти та здоров’я: чим небезпечний алюміній у воді?

Основне питання, яке поставив наш читач, полягав в раціональності застосування хлориду магнію (бішофіту) для очищення води на системах централізованого водопостачання, адже він корисніший.

Алюміній створює найбільше неприємностей: його системне споживання пов’язане з неврологічними проблемами, а також з порушенням обміну речовин. Щодо його зв’язку з хворобою Альцгеймера остаточні висновки поки не зроблені, але вчені підтверджують її наявність. Так, дійсно, солі магнію будуть безпечнішими з точки зору очищення питної води. Оскільки магній є не лише безпечним, а навіть корисним, його рекомендований вміст в питній воді — 10 мг/л, а ось що стосується алюмінію і заліза, то їх граничнодопустима концентрація жорстко визначається і дорівнює 0,2 мг/л.

Завдяки результатам досліджень, проведених в компанії Ecosoft, ми маємо такі дані про стан води в Києві: вміст алюмінію у 16% проб перевищує допустимі нормативні значення, в 74% концентрація нижче граничної, і лише в 10% випадків алюміній не було виявлено.

Отже, можна зробити висновок, що застосування інших, безпечніших коагулянтів було б раціональним, але склад водопровідної води в Україні залишає бажати кращого. Вона містить чимало інших компонентів, які мають цілком доведену токсичність: наприклад, хлорорганічні речовини, нітрати, амоній, манган. Більш того, майже всі проби води мають досить високу твердість, що робить використання хлориду магнію небажаним — це призведе до поглиблення проблеми твердої води.

Ситуація в інших містах України буде приблизно такою ж. Тому заміна коагулянта не матиме істотного впливу на поліпшення якості питної води. На щастя, з цим може допомогти або домашній фільтр зворотного осмосу, або використання покупної води.

Екологічні аспекти коагуляції

Що стосується впливу на навколишнє середовище, всі застосовувані в водопідготовці коагулянти є безпечними хімічними речовинами. Вони хімічно інертні та не розкладаються з виділенням будь-яких токсичних компонентів. Завдяки високому вмісту органічних речовин, отримані осади можуть використовуватися як добрива.

Якщо у вас залишилися питання щодо процесів водопідготовки, вашої питної води вдома або будь-які інші водні запитання, будемо раді відповісти :)

Система водоснабжения | Описание, очистка, распределение и качество воды

система водоснабжения

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Бенджамин Латроб
Джон Блумфилд Джервис
Индраварман I
Секст Юлий Фронтин
Сэр Хью Мидделтон, первый баронет

Похожие темы:

насос
очистка воды
ступенчатый колодец
акведук
искусственное озеро

Просмотреть весь соответствующий контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

система водоснабжения , инфраструктура для сбора, передачи, очистки, хранения и распределения воды для жилых домов, коммерческих предприятий, промышленности и ирригации, а также для таких общественных нужд, как пожаротушение и промывка улиц. Из всех коммунальных услуг обеспечение населения питьевой водой является, пожалуй, наиболее важным. Люди зависят от воды для питья, приготовления пищи, стирки, выноса отходов и других бытовых нужд. Системы водоснабжения также должны соответствовать требованиям для общественной, коммерческой и производственной деятельности. Во всех случаях вода должна соответствовать требованиям как по качеству, так и по количеству.

Историческая справка

Разработки в области систем снабжения

Вода была важным фактором в размещении первых оседлых сообществ, и эволюция общественных систем водоснабжения напрямую связана с ростом городов. В освоении водных ресурсов за пределами их естественного состояния в реках, озерах и родниках рытье неглубоких колодцев было, вероятно, самым ранним нововведением. По мере увеличения потребности в воде и разработки инструментов колодцы стали углубляться. Выложенные кирпичом колодцы были построены горожанами в бассейне реки Инд еще в 2500 году до нашей эры, а колодцы глубиной почти 500 метров (более 1600 футов), как известно, использовались еще в Древнем Китае.

Строительство qanāt s, слегка наклонных туннелей, проложенных в склонах холмов и содержащих грунтовые воды, вероятно, возникло в Древней Персии около 700 г. до н.э. Со склонов холмов вода самотеком подавалась по открытым каналам в близлежащие города. Использование qanāt s стало широко распространенным по всему региону, и некоторые из них все еще существуют. До 1933 года иранская столица Тегеран полностью получала воду из системы каналов сек.

Необходимость направлять воду из отдаленных источников была результатом роста городских сообществ. Среди наиболее примечательных древних систем водоснабжения — акведуки, построенные между 312 г. до н. э. и 455 г. н. э. по всей Римской империи. Некоторые из этих впечатляющих работ все еще существуют. В трудах Секста Юлия Фронтина (который был назначен начальником римских акведуков в 97 г. н.э.) содержится информация о проектировании и строительстве 11 основных акведуков, которые снабжали сам Рим. Типичный римский акведук, простирающийся от дальнего родникового района, озера или реки, включал ряд подземных и надземных каналов. Самой длинной была Аква Марсия, построенная в 144 г. до н.э. Его источник находился примерно в 37 км (23 милях) от Рима. Сам акведук был 9Однако его длина составляла 2 км (57 миль), потому что ему приходилось извиваться вдоль контуров суши, чтобы поддерживать постоянный поток воды. Около 80 км (50 миль) акведук находился под землей в крытой траншее, и только последние 11 км (7 миль) он проходил над землей по аркаде. Фактически, большая часть общей длины акведуков, питающих Рим (около 420 км [260 миль]), была построена в виде крытых траншей или туннелей. При пересечении долины акведуки поддерживались аркадами, состоящими из одного или нескольких уровней массивных гранитных опор и впечатляющих арок.

Викторина «Британника»

Вода и ее различные формы

Несмотря на то, что вода существует в трех состояниях, правильный ответ на вопросы этой викторины только один. Погрузитесь и проверьте свои знания о воде… и посмотрите, утонете вы или выплывете.

Акведуки заканчивались в Риме распределительными резервуарами, из которых вода подавалась в общественные бани или фонтаны. Несколько очень богатых или привилегированных граждан имели водопровод прямо в свои дома, но большинство людей носили воду в контейнерах из общественного фонтана. Вода текла постоянно, излишки использовались для очистки улиц и промывки канализации.

Древние акведуки и трубопроводы не выдерживали большого давления. Каналы строились из тесаного камня, кирпича, щебня или грубого бетона. Трубы обычно делались из просверленного камня или выдолбленных деревянных бревен, хотя также использовались глиняные и свинцовые трубы. В средние века не было заметного прогресса в методах или материалах, используемых для транспортировки и распределения воды.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Чугунные трубы с соединениями, способными выдерживать высокое давление, почти не использовались до начала 19 века. Примерно в то же время паровая машина была впервые применена для откачки воды, что позволило всем, кроме самых маленьких сообществ, получать питьевую воду непосредственно в отдельные дома. Асбестоцемент, ковкий чугун, железобетон и сталь стали использоваться в качестве материалов для водопроводов в 20 веке.

Разработки в области водоподготовки

Помимо количества подаваемой воды, также важно качество воды. Даже древние понимали важность чистоты воды. Санскритские писания, датируемые 2000 г. до н. э., рассказывают, как очищать грязную воду путем кипячения и фильтрации. Но только в середине 19 века была доказана прямая связь между загрязненной водой и болезнью (холерой), и только в конце того же века немецкий бактериолог Роберт Кох доказал микробную теорию болезней, создание научных основ очистки и санитарии питьевой воды.

Водоподготовка – это изменение источника воды для достижения качества, соответствующего поставленным целям. В конце 19-го и начале 20-го века главной целью была ликвидация смертельных болезней, передающихся через воду. Примерно в то же время началась очистка общественной питьевой воды от патогенных или болезнетворных микроорганизмов. Методы очистки включали фильтрацию через песок, а также использование хлора для дезинфекции. Фактическая ликвидация таких болезней, как холера и брюшной тиф, в развитых странах доказала успех этой технологии очистки воды. В развивающихся странах болезни, передающиеся через воду, по-прежнему являются главной проблемой качества воды.

В промышленно развитых странах внимание переключилось на хронические последствия для здоровья, связанные с химическим загрязнением. Например, предполагается, что следовые количества некоторых синтетических органических веществ в питьевой воде вызывают рак у людей. Свинец в питьевой воде, обычно выделяемый из проржавевших свинцовых труб, может привести к постепенному отравлению свинцом и вызвать задержку развития у детей. Дополнительная цель снижения таких рисков для здоровья видна в постоянно растущем числе факторов, включаемых в стандарты питьевой воды.

Источники воды

Глобальное распространение

Вода присутствует в изобилии на поверхности Земли и под ней, но менее 1 процента ее составляет жидкая пресная вода. Большая часть воды Земли, которая оценивается в 1,4 миллиарда кубических километров (326 миллионов кубических миль), находится в океанах или заморожена в полярных ледяных шапках и ледниках. Океанская вода содержит около 35 граммов на литр (4,5 унции на галлон) растворенных минералов или солей, что делает ее непригодной для питья и для большинства промышленных или сельскохозяйственных целей.

Существует достаточно пресной воды — воды, содержащей менее 3 граммов солей на литр или менее одной восьмой унции солей на галлон — для удовлетворения всех потребностей человека. Однако она не всегда доступна в то время и в том месте, где она необходима, и она неравномерно распределена по земному шару, что иногда приводит к нехватке воды для уязвимых сообществ. Во многих местах наличие воды хорошего качества еще больше сокращается из-за развития городов, промышленного роста и загрязнения окружающей среды.

Как коагулянты и флокулянты используются при очистке воды и сточных вод?

Что такое коагуляция и флокуляция при очистке воды?

Коагуляция и флокуляция являются важными компонентами очистки питьевой воды и сточных вод. Они обеспечивают надежный процесс очистки воды от мутности (мутности или помутнения жидкости, обычно невидимой невооруженным глазом), что является ключевым показателем качества воды. При очистке сточных вод они обеспечивают до 90% снижение содержания взвешенных твердых частиц и органических веществ.

Все воды содержат взвешенные частицы. Мельчайшие частицы (коллоиды) стабилизируются под действием физических сил (статического электричества) на сами частицы и, поскольку все они имеют отрицательный заряд во взвешенном состоянии в воде, они отталкиваются друг от друга. Это заставляет их оставаться во взвешенном состоянии, а не слипаться и оседать из воды. На их оседание могут уйти дни или даже столетия!

Коагуляция и флокуляция представляют собой два отдельных процесса, используемых последовательно для преодоления сил, стабилизирующих взвешенные частицы. В то время как коагуляция нейтрализует заряды частиц, флокуляция позволяет им связываться вместе, делая их больше, чтобы их было легче отделить от жидкости.

Процесс коагуляции при очистке воды

Нарушает процесс отталкивания мельчайших частиц и способствует их объединению в более крупные, способные склеиваться. Чем крупнее частица, тем легче ее отделить от жидкости. Использование коагулянтов для обработки воды восходит к 2000 г. до н.э., когда египтяне использовали миндаль, намазанный вокруг сосудов, для обработки речной воды.

Эти более крупные «скопления» частиц называются микрохлопьями, и их не всегда можно увидеть невооруженным глазом. Вода, окружающая эти новообразованные частицы, должна быть прозрачной, и это будет сигнализировать о том, что заряды частиц нейтрализованы. Если это не так, может потребоваться больше коагулянта. Слишком много коагулянта, и частицы вернутся к отталкиванию друг друга, но преимущественно за счет обратного заряда.

Быстрое перемешивание обеспечивает правильное диспергирование коагулянта, что способствует столкновению частиц. Продукты гидролиза металлического коагулянта, образующиеся в течение 0,01–1,0 с, как правило, наиболее эффективны для дестабилизации, поэтому регулировка pH и последующая доза коагулянта редко эффективны после первоначального добавления коагулянта.

Один из распространенных типов быстродействующих смесителей называется реактором обратного смешивания, который обычно состоит из квадратных резервуаров с вертикальными крыльчатками. Во многих случаях они дают плохие результаты, и WCS, как правило, проектирует поточные смесители с контролем градиента скорости, чтобы обеспечить наилучшие условия для быстрого смешивания.

Типы коагулянтов

В настоящее время существует два типа коагулянтов, наиболее часто используемых для очистки воды и сточных вод. Органические и неорганические.

Неорганические коагулянты включают:

• Алюминиевые коагулянты — например, сульфат алюминия, хлорид алюминия и алюминат натрия
• Коагулянты железа – т.е. сульфат железа, сульфат железа, хлорид железа и сульфат железа

Органические коагулянты включают:

• Полиамины
• Полидиаллилдиметиламмоний хлорид (Poly DADMAC)
• Политаннат

Неорганические коагулянты

Как алюминиевый, так и железный коагулянты доказали свою эффективность при удалении большинства взвешенных твердых частиц. Они имеют ряд преимуществ:

• Высокозаряженные ионы создают высокую плотность заряда для нейтрализации взвешенных частиц, что позволяет образовывать гидратированные неорганические гидроксиды и образовывать короткие полимерные цепи, которые способствуют образованию микрохлопьев и тяжелых хлопьев
• Способен удалять часть органических прекурсоров, которые могут соединяться с хлором с образованием побочных продуктов дезинфекции
• Низкая удельная стоимость и повсеместная доступность 

Имеют некоторые недостатки:

• Они образуют большие объемы хлопьев, богатых металлом, которые необходимо утилизировать экологически безопасным способом, что может значительно увеличить затраты на утилизацию
• Они могут значительно изменить pH воды, где pH имеет решающее значение для эффективной коагуляции, что требует контроля pH. Для них также требуется коррозионностойкое оборудование для хранения и подачи.
• Сульфат и хлорид алюминия, сульфат и хлорид железа и сульфат железа обладают высокой кислотностью, разрушают щелочность и снижают pH. Алюминат натрия, с другой стороны, добавит щелочности и повысит рН.

Органические коагулянты

Было доказано, что коагулянты на основе полиаминов и поли-DADMAC очень эффективны при удалении большинства взвешенных твердых частиц. Таннаты особенно хороши для масел и жиров. Они имеют ряд преимуществ:

• Обеспечивают относительно низкую плотность заряда для более эффективной нейтрализации менее заряженных взвешенных частиц. Производство более длинных полимерных цепей, которые улучшают образование микрохлопьев без металлов или гидроксидов
• Способен удалять часть органических прекурсоров, которые могут соединяться с хлором с образованием побочных продуктов дезинфекции
• Производство небольших объемов хлопьев
• Жидкие формы, неагрессивные, готовые к непосредственному использованию.
• Не влияет и редко или незначительно влияет на рН

У них есть некоторые недостатки:

• Более высокая удельная стоимость
• Высокие дозы необходимы, если потребность в заряде высока
• Флок низкой плотности – не всегда хорошо оседает.

Наиболее часто используемые неорганические химические коагулянты при очистке воды

Сульфат алюминия является наиболее часто используемым реагентом для коагуляции при очистке сточных вод. Дополнительные широко используемые коагулянты включают алюминат натрия, сульфат железа и хлорид железа.

Сульфат алюминия

Сульфат алюминия является наиболее широко используемым коагулянтом алюминия. Он доступен в нескольких твердых формах, таких как блоки, гранулы или молотые, а также доступен в виде раствора. При добавлении к воде кислотный коагулянт и естественная щелочность воды реагируют с образованием хлопьев гидроксида алюминия, которые обычно состоят из бикарбоната кальция. Контроль pH важен при коагуляции как для удаления мутности и цвета, так и для поддержания удовлетворительного минимального уровня растворенного остаточного алюминия в осветленной воде.

Алюминат натрия

Алюминат натрия образуется путем объединения оксида натрия и оксида алюминия. Твердые формы этого химического вещества обычно содержат 70-80% алюмината натрия, а жидкие формы содержат около 30% алюмината натрия. Из-за низкой молекулярной массы ДВ растворы алюмината натрия снижают образование химического шлама по сравнению с железом. Кроме того, алюминаты повышают щелочность воды, устраняя необходимость в извести или гидроксидах.

Сульфат железа

Сульфат железа — это тип коагулянта железа, который часто используется в сочетании с хлором и может образовывать более плотные хлопья, чем сульфат алюминия. По сравнению с квасцами сульфат железа имеет некоторые преимущества; например, хлопьевидные частицы гидроксидов железа имеют более высокую плотность, чем хлопья квасцов, и легче удаляются седиментацией. Однако есть и недостатки, поскольку он образует значительно более тяжелый гидроксидный шлам и его трудно растворить.

Хлорид железа

Хлорид железа действует как флокулянт и коагулянт. Он универсален в отрасли водоподготовки и является альтернативой сульфату железа. Как правило, это способствует более быстрому осаждению, особенно в холодной воде. Однако это менее популярный выбор, так как хлорид может увеличить коррозионную активность воды.

Какой коагулянт выбрать для водоподготовки?

При очистке воды обычно используются металлические коагулянты, такие как перечисленные выше. Доступность и доступность являются ключевыми соображениями, которые обычно влияют на используемый коагулянт. Сульфат алюминия широко доступен и доступен по цене, а также очень эффективен.

Однако доступны и другие типы коагулянтов:

• Синтетические коагулянты могут иметь высокую плотность заряда на относительно больших молекулах. В зависимости от способа изготовления некоторые синтетические производные могут вести себя как флокулянты.
• Биополимерные коагулянты из природных источников (таких как грибы и растительные источники). Как правило, они производят меньше шлама, менее токсичны и считаются более безопасными.

Что такое флокуляция при очистке сточных вод?

После коагуляции («Нейтрализация заряда») должен происходить второй процесс, называемый флокуляцией. Это рост мелких нейтральных частиц в более крупные частицы. Флокулянты — это агенты, которые способствуют слипанию мелких частиц в «хлопья», которые затем можно легко отделить от воды. Это неизменно полимеры.

Процесс флокуляции представляет собой стадию осторожного перемешивания, которая увеличивает размер частиц от микрохлопьев до крупных видимых взвешенных частиц, называемых пин-флоками. Дополнительные столкновения между булавочными хлопьями заставляют их производить еще более крупные «макрохлопья». Флокулянты помогают в этом, поскольку они представляют собой длинноцепочечные полимеры с низким зарядом, обеспечивающим запутывание, усиленные силы Ван-дер-Ваальса и водородные связи между частицами. Как только эти хлопья достигнут оптимального размера и прочности, вода готова к разделению твердой и жидкой фаз. Это может быть фильтрация, центрифугирование, осаждение или флотация.

Роль полимеров во флокуляции

Полимеры представляют собой ряд водорастворимых макромолекулярных соединений, обладающих способностью стабилизировать или усиливать флокуляцию компонентов в воде. Они добавляются как часть процесса флокуляции, чтобы помочь укрепить и увеличить оседающую массу хлопьев.

Полимеры могут быть натуральными или синтетическими. Природные полимеры также восходят к древним временам: в санскритской литературе примерно 2000 г. до н.э. упоминается использование измельченных орехов для осветления воды. Природные полимеры практически не содержат токсинов и биоразлагаемы. Синтетические полимеры используются чаще, потому что они более эффективны, надежны, воспроизводимы и экономичны.

Что удаляют в процессе коагуляции и флокуляции при очистке сточных вод?

Коагуляция и флокуляция удаляют большое количество органических соединений, а также взвешенные частицы, включая неорганические осадки. Процесс удаляет частицы и растворенные вещества; однако вода все еще может содержать патогены, в том числе вирусы и бактерии. Патогены обычно удаляются только в том случае, если они присоединены к растворенным веществам, которые удаляются путем коагуляции и флокуляции.

Это первый шаг в очистке сточных вод и превращении их в питьевую воду — коагуляция и флокуляция удаляют многие частицы, которые усложняют дезинфекцию воды. Благодаря коагуляции и флокуляции для обеззараживания воды необходимо добавлять меньшее количество хлора. А использование меньшего количества хлора экономит деньги и делает воду более безопасной.

Заключение

Коагуляция и флокуляция являются двумя отдельными важными частями очистки воды и сточных вод. Коагуляция дестабилизирует мельчайшие взвешенные частицы за счет нейтрализации статического заряда, в то время как флокуляция помогает им связываться вместе, образуя гораздо более крупные морфологии, поэтому их легче отделить от жидкой фазы.

Ассортимент коагулянтов и специально подобранных флокулянтов WCS Group может значительно снизить образование шлама и создать для наших клиентов альтернативные пути утилизации или новые варианты очистки сточных вод.