Виды коагулянтов для очистки воды

Выбор систем водоочистки сегодня большой. Один из вариантов - коагулянты для очистки воды. Существует два основных вида - органические и синтетические соединения.

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.

koaguljanty-dlya-ochiski-vody-6.jpg

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.

Сфера применения и особенности

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.

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.

Суть процесса коагуляции

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

kak-dejstvuyut-koagulyanty-1.jpg
Как действуют коагулянты 1

kak-dejstvuyut-koagulyanty-2.jpg
Как действуют коагулянты 2

kak-dejstvuyut-koagulyanty-3.jpg
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.

13koagulyanty-dlya-ochistki-stochnykh-vod.jpg
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:

  1. Внесение коагулянта в загрязненную жидкость.
  2. Создание условий для максимального взаимодействия действующего реагента с примесями.
  3. 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.

14koagulyanty-dlya-ochistki-stochnykh-vod.jpg
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.

Виды коагулянтов 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.

Самыми популярными из железных составов считаются:

  • Сульфат железа;
  • Хлорное железо.

koaguljanty-dlya-ochiski-vody-1.jpg

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.

Преимущества органических и неорганических коагулирующих препаратов

Все средства, используемые для очистки грязной или помутневшей воды, можно подразделить на органические и неорганические. К преимуществам органических коагулянтов можно отнести:

  • Долгосрочность эффекта;
  • Высокое качество коагуляции;
  • Снижение остаточного содержания солевых составляющих;
  • Низкое остаточное содержание металлов;
  • Быстроту образования хлопьев.

Попадая в почву, такой реагент не вызывает нарушений в структуре окружающей среды. Из-за удобства и скорости растворения таких веществ, не требуется длительное перемешивание. Дополнительные средства для защиты при использовании коагулянтов органического типа не требуются, но вот руки и глаза при работе с реагентами лучше все же защитить.

1-25-1024x576.jpg

Популярными используемыми неорганическими реагентами можно считать:

  • Диоксид титана;
  • Сульфат алюминия;
  • Сульфат железа.

Первый вариант отличается самой высокой эффективностью очистки водной среды. Он обладает сильным бактерицидным действием. Препарат, созданный на основе этого активного вещества, можно использовать без предварительного хлорирования воды. Диоксид титана уменьшает время отстаивания, что выгодно отличает его от других соединений. Высокая стоимость этого средства делает его менее популярным среди наших соотечественников. После применения препарата на основе этого реагента, вода становиться питьевой, что в большинстве случаев является неподходящим для бассейнов. Жители загородных коттеджей предпочитают бюджетные варианты.

1-27-1024x576.jpg

Сульфат алюминия можно разводить в воде без применения длительного отстаивания, а стоимость его намного ниже предыдущего вида очистителя. Препараты на основе этого реагента чувствительны к наличию в воде щелочных или кислотных составляющих. При низком температурном режиме использовать препарат для очистки воды не рекомендуется.

Оптимальным вариантом в ценовом сегменте и эффективности очистки воды является сульфат железа. Применение препаратов на его основе позволяет устранить маслянистые пятна, неприятный запах сероводорода и снизить содержание тяжелых металлов в водной среде.  Недостатком такого средства станет неполного его растворение. В воде может оставаться небольшой процент осадка реагента.

Недостатки метода

koagulyant-dlya-ochistki-stochnoy-vody-vidy-i-printsip-deystviya-3.jpg
По сути частицы коагулирующей фазы, сформированной под действием коагулянтов, являются одновременно и центром хлопьеобразования и утяжелителем

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.

koagulyant-dlya-ochistki-stochnoy-vody-vidy-i-printsip-deystviya-4.jpg
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.

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.

11koagulyanty-dlya-ochistki-stochnykh-vod.jpg
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.

12koagulyanty-dlya-ochistki-stochnykh-vod.jpg
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.

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:

tablica-1.jpg

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:

tablica-2.jpg

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.

Видео

Добавьте свой комментарий: