Главная / Отопление / Чем отличается коагулянт от флокулянта для очистки воды

Чем отличается коагулянт от флокулянта для очистки воды

Коагуляция и флокуляция: общая информация

Природные воды, как правило, содержат растворённые и взвешенные частицы в массовом количестве. Загрязнения в основном становятся результатом эрозии земель, растворения полезных ископаемых, химического распада растительных веществ. Вносят свой весомый вклад в загрязнение природной воды бытовые и промышленные отходы.

Структура природной воды может включать суспензионное, растворённое органическое/неорганическое вещество, а также частично биологические организмы:

  • бактерии,
  • водоросли,
  • вирусы.

Всё это содержимое требует удаления, поскольку приводит к снижению качества воды. Образуется мутность, изменяется цвет жидкости, размножаются патогенные организмы, формируются токсичные соединения.

Установка промышленного назначения: 1 — пластинчатый отстойник; 2 — сквозная система; 3 — дефлекторная система; 4 — модуль удаления осадка; 5 — горизонтальный лопастной колесный флокулятор

Для отделения растворённых и взвешенных частиц от воды используются процессы коагуляции и флокуляции. Обе методики — коагуляция и флокуляция, видятся относительно простыми и экономичными способами очистки воды.

Однако эффективность достигается при условии наличия специальных химических веществ и адаптированной дозировки этих веществ к составу воды.

Независимо от природы обработанной воды и общей применяемой схемы очистки, коагуляция и флокуляция обычно включаются либо в качестве предварительной обработки, либо в качестве стадии обработки, следующей после осаждения.

Значительная доля твердых взвешенных веществ, присутствующих в структуре воды, имеют отрицательный заряд. Следовательно, эти частицы обладают свойством отталкиваться одна от другой. Эффект взаимного отталкивания предотвращает агломерацию твёрдых взвешенных частиц.

Поведение взвешенных частиц: 1 — стабильная коллоидная система; 2 — нестабильная коллоидная система; 3 — благоприятные условия формирования микрофлокул

Для коагуляции и флокуляции характерна последовательность этих процессов. Так проще преодолевать проблемы, стабилизировать взвешенные частицы, объединять и выращивать хлопья. Полученный за счёт последовательности шлам фильтруется (путем осаждения) и удаляется из воды.

Последовательность коагуляции и флокуляции следует рассматривать обычно практикуемым процессом обработки промышленных и бытовых сточных вод с целью очистки от взвешенных частиц и прочих загрязнений.

Принципы технологии коагуляции

Принципиальная основа коагуляции — дестабилизация зарядов взвешенных частиц. Традиционно используются коагулянты, заряженные противоположно зарядам, коими обладают твёрдые взвешенные частицы.

Коагулянты добавляют в воду, тем самым нейтрализуя отрицательные заряды диспергированных несбрасываемых твердых веществ, подобных глинозёму и органическим соединениям. В результате нейтрализации мелко-суспензионные частицы таких веществ объединяются друг с другом.

Процесс коагуляции, когда изменения объёмного состояния эквивалентно снижению уровня pH

Агломерации, образующиеся в результате этого процесса, называются микрофлокулы. Чтобы достичь качественных показателей коагуляции и активного образования микрофлокул, требуется высокоэнергичное быстрое смешивание.

Такой подход даёт правильное диспергирование коагулянта и содействует соударению частиц. Однако микрофлокулы всё равно остаются слишком малыми в плане их видимости невооруженным глазом.

Перемешивание не оказывает существенного влияния на коагуляцию, но недостаточное перемешивание снижает качество коагуляции. Оптимальное время контакта в камере быстрого перемешивания обычно составляет от 1 до 3 минут.

Принципы технологии флокуляции

После коагуляции выполняется флокуляция — мягкая стадия смешивания. Флокуляцией преследуется цель увеличения объёма взвешенных частиц от размера субмикроскопического микрофлокула до размера его видимых образований.

Микрофлокулы контактируют один с другим в процессе флокуляции с медленным перемешиванием. Столкновения частиц микрофлокул образуют связь, которая приводит, в свою очередь, к формированию объёмных видимых хлопьев.

Процесс флокуляции отличается тем, что здесь осуществляется добавление флокуляционного полимера

Размер флокул увеличивается с каждым новым столкновением, взаимодействием с неорганическими полимерами, образованными коагулянтом или добавленными органическими полимерами.

Так формируются макроблоки. На этой стадии флокуляции могут быть добавлены высокомолекулярные полимеры, называемые коагулянтами-средствами. Эти средства помогают соединять, связывать и укреплять флокулы, наращивать вес и увеличивать скорость осаждения.

Последовательность процесса очистки: 1 — коагулянт; 2 — вода с примесями; 3 — действие осаждающих примесей; 4 — получение осадка на дне

Как только флокулы достигают оптимальных размеров и прочности, вода готова к процессу разделения (седиментации, флотации или фильтрации). Время контакта флокуляции может занимать 15-60 минут и более.

Как очищается бассейн

Процесс имеет свою специфику. В большинстве случаев необходимо обеспечить физическое удаление инородных примесей и устранить биологические, в том числе патогенные, микроорганизмы и загрязнения.

Технология отличается от обычной фильтрации:

  • После расчета объема жидкости и дозы добавляется реагент.

  • Добиваемся равномерного распределения (размешиваем).

  • Ждем, в зависимости от инструкции, температуры, уровня примесей. Обычно хватает от 15 до 40 минут.

  • Убираем осадок (отсасываем шлангом).

  • Включаем штатную фильтрацию.

  • Можно купаться примерно через полтора часа.

Реагенты подобраны так, что их присутствие безвредно для здоровья, они не имеют постороннего запаха, цвета и абсолютно нейтральны для организма человека!

Коагуляция как метод очистки воды

Водоподготовка включает в себя комплекс мероприятий по очистке поверхностных, грунтовых вод от грубых и мелких примесей, взвешенных и коллоидных соединений, обесцвечиванию с помощью коагулянтов. Коагулирование воды ускоряет осаждение и фильтрование примесей в водном растворе.

Давайте разберем, для чего применяется коагуляция воды?

В водной дисперсионной системе взвешенные вещества в основном имеют одноименные заряды. Это обусловливает их стабильность за счет сил отталкивания между молекулами. Коагуляцией называется укрупнение коллоидов в дисперсионной среде посредством их соединения в агломераты. Это становится возможным при добавлении специальных реагентов – коагулянтов. Реагенты для коагуляции воды увеличивают концентрацию ионов в диффузном слое, способствуют его уменьшению и приведению мицеллы (коллоидной частицы с диффузным слоем вокруг нее) в изоэлектрическую форму. В таком состоянии гидрозоля коллоиды имеют нулевой заряд, а значит, нет препятствий к их сближению и формированию агломератов. Завершается процесс коагулирования отделением укрупненных частиц от жидкой фазы осаждением. Коагуляция для очистки воды обеспечивает эффективное выпадение примесей в осадок.

Контактная коагуляция воды – что это такое

Контактная коагуляция протекает на поверхности зернистого материала или макрочастицах сорбента. Микрочастицы коллоидов сближаются с ними в результате перемешивания и броуновского движения. Вандерваальсово притяжение вызывает прилипание и удерживает мелкие частицы на поверхности крупных.

Контактная коагуляция имеет ряд особенностей и приобрела важное значение в технологии водоподготовки. Чем выше концентрация макрочастиц гидроксидов железа и алюминия в дисперсном растворе, тем ярче проявляются эти особенности.

  • На скорость контактной коагуляции практически не оказывают влияние температурный режим и рН раствора.
  • Большая интенсивность и полнота извлечения.
  • Меньшая устойчивость микрочастиц в отношении коагулирования на поверхности крупных.
  • Коагуляция воды в слое зернистых фильтров протекает с большей интенсивностью и скоростью, чем при обычной коагуляции в свободном объеме.

Процесс слипания микро- и макрочастиц, значительно различающихся по размеру, во взвеси с различной степенью дисперсности имеет особенное значение при осветлении воды в осветлителях со слоем взвешенной контактной среды.

Формирование агломератов вокруг частиц гидроксидов, собиравших примеси с образованием хлопьев, происходит в фильтрующем слое за счет прилипания коагулирующих частичек к зернам фильтрующего вещества.

При проведении коагуляции в слое зернистой загрузки пропадает необходимость хлопьеобразования в камерах, осаждения и осветления растворов в отстойниках. Осветлители показывают лучшие показатели с высокой производительностью при избавлении от мутности воды в отличие от отстойников.

Взвешенная контактная среда в осветлителях формируется из Al(OH)3 или Fe(OH)3 и представляет собой фильтрующий материал, который ускоряет очищение водных растворов от взвешенных примесей. При пропускании мутной воды через осадок гидроксидов с остаточной адсорбционной емкостью, улучшается ее обесцвечивание. Использование осветлителей значительно сокращает площадь очистных сооружений, улучшает работу фильтров, существенно снижает расход реагентов.

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.

Разновидности и применение коагулянтов для очистки воды

Если бы в неочищенной воде все взвешенные твердые частицы были достаточно велики, чтобы их можно было легко удалить с помощью известных методов очистки, то обработка химическими коагулянтами не требовалась бы. Однако большая часть взвешенного вещества состоит из очень мелких, чрезвычайно дисперсных твердых частиц, в значительной степени коллоидных. Ввиду малого размера они не поддаются осаждению, флотации или фильтрации, и их приходится предварительно подвергать коагуляции.

И флоакулянты, и коагулянты – это реагенты, которые используются на первых стадиях очистки воды от загрязняющих частиц. Коагулянты объединяют мелкие частички дисперсных систем в крупные под воздействием сил сцепления. Применение коагулянтов способствует понижению степени окисляемости обрабатываемых водных масс, уменьшению содержания в них взвешенных частичек, улучшению основных технологических процессов обработки, которые происходят в очистных сооружениях и осветлителях. Флоакулянты обеспечивают слипание неустойчивых агрессивных частичек и тем самым интенсифицируют процесс образования хлопьев. Данные вещества осветляют водные массы и улучшают и качество по ряду контролируемых показателей. Например, снижается щелочность, содержание общего железа, а концентрация взвешенных частиц падает в 3-5 раз.

Предварительный лабораторный анализ состава стоков обязателен. Он дает представление о качестве воды, основных загрязнителях и позволяет составлять максимально эффективный план очистки.Органические полимерные коагулянты cерия FLOQUAT ™ имеют высокие катионный заряд, поэтому эффективно дестабилизируют отрицательно заряженные коллоидные частички. По сравнению с неорганическими коагулянтами полимерные работают в широком диапазоне рН и щелочности, экономичны в расходе, не изменяют рН очищенной воды, хлорирования не боятся и не добавляют в очищенную воду растворенных металлов. Очищенная вода имеет незначительный осадок.
коагулянты cерия FLOQUATОрганические флокулянты cерии FLOPAM ™ PWG применяются в комплексе с коагулянтами, способствуют увеличению размеров хлопьев и упрощают их дальнейшее удаление. В продаже представлены катионные, анионные, неионные флокулянты с разными молекулярными массами и показателями плотности заряда в виде порошков, гранул, водных растворов, эмульсий. Полимерные флокулянты имеют высокую молекулярную массу, образуют мостики между микрохлопьями, создавая крупные макрохлопья. Они позволяют минимизировать время отстаивания и максимизировать качество воды, исключают перенос частиц, повышают производительность фильтра без капитальных затрат.
flopam ™ pwg

Виды коагулянтов и флокулянтов для очистки питьевой или сточной воды

SF-mix Clack до 0,8 м3/ч

SF-mix Runxin до 0,8 м3/ч

Наиболее оптимальными считаются смеси из соли железа и алюминия. На основе этих металлов изготавливаются различные препараты, которые применяются в разнообразных сферах народного хозяйства. Рассмотрим каждый тип, но не будем вас утомлять формулами.

Принцип действия

Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.

foto 6447-5
Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.

Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.

Процесс флокуляции происходит в два этапа:

  • Адсорбция действующего вещества на поверхности частиц.
  • Формирование флокул (грязевых хлопьев).

Флокулянты обладают значительным молекулярным весом и имеют длинную полимерную структуру, за счет чего происходит образование своеобразных мостиков и разрушение водно-солевой оболочки.

Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.

Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.

Как это происходит?

В составе очистных комплексов существует отдельное подразделение, которое называют реагентным хозяйством. Коагулянты могут храниться в полностью растворенном виде или в форме твердого концентрата, помещенного в насыщенный раствор.

фото 478-18

Резервуары размещены в помещении или около него в накрытом состоянии. Растворы готовят заранее путем перемешивания сжатым воздухом, мешалками, имеющими лопастную или пропеллерную форму.

Приготовленные жидкие смеси перекачивают в другие резервуары (расходные баки), откуда дозированно вливают в сточные воды.

Массовая доля коагулянтов в растворе может достигать 10 %, флокулянтов – 1 %. Обработку сточных вод реагентами проводят в специальных резервуарах (смесителях), которые делают со следующими конструктивными особенностями:

  • перегородками;
  • дырками;
  • шайбами;
  • пропеллерными мешалками;
  • лопастями.

Важно! Растворы в смесителях пребывают на протяжении максимум 2 минут, затем по лоткам или трубам поступают в камеры, где образуются хлопья, или сразу в осветлители.

Проходная способность участков, через которые подается смесь сточных вод с реагентами, рассчитывается таким образом, что бы поток перемещался со скоростью 1 м/с, поступал в следующий отсек не более чем за 2 минуты.

Главная стадия очистки – формирование хлопьеобразных агрегатов осуществляется в камерах со следующими конструкционными решениями:фото 478-21

  • водоворотами;
  • перегородками;
  • вихрями;
  • механическими мешалками.

Водоворотные камеры имеют вид цилиндра, в которой сверху подается вращающийся поток сточных вод с коагулянтом.

Внизу расположена конструкция для уменьшения вращения раствора, который пребывает в емкости на протяжении 20 минут.

Камеры с перегородками имеют вертикальные или горизонтальные коридоры, по которым перемещается водный поток. Жидкости перемешиваются на поворотах, их количество достигает 8 штук.

В первом коридоре скорость потока равна 0,3 м/с, в последнем она уменьшается в 3 раза. Ширина коридорных протоков не бывает меньше 0,7 м, длина варьируется, зависит от размеров отстойника. Время пребывания очистных вод в камере может достигать получаса.

В вихревой камере, имеющей вид расширяющегося к верху конуса, вода подается в нижнюю часть со скоростью, достигающей 1,2 м/с, в верхнем слое, там где поток выпускают из камеры, его скорость достигает 5 м/с. Продолжительность пребывания растворов в емкости составляет 10 мин.

В камерах, оснащенных лопастными мешалками, сточные воды перемещаются со скоростью до 0,2 м/с, находятся в них на протяжении получаса.

После формирования хлопьев приступают к их удалению, в результате которого сточные воды осветляются. Процесс проводят в отстойниках горизонтального, вертикального или радиального вида.

фото 478-22
Образовавшийся шлам отсасывают естественным или принудительным образом. Понятно, что второй вариант уплотняет осадок эффективнее.

В целом метод коагуляции приводит к ощутимому удалению примесей, находящихся в мелкодисперсном или эмульгированном виде.

Многостадийность процесса, необходимость постоянного контроля концентраций добавочных реагентов, интенсивности перемешивания и хлопьеобразования не позволяет считать метод очистки простым и легким в исполнении.

Основные производители

Главными производителями флокулянтов являются такие страны, как Япония, Франция, Великобритания, Финляндия, Южная Корея, США, Германия. В России представлена следующая продукция зарубежного производства: Besfloc (Бесфлок), Zetag (Зетаг), Praestol (Праестол) и другие марки. Рассмотрим подробнее тройку лидеров.

Besfloc (Бесфлок) – материалы производства южнокорейской компании Kolon Life Science, Inc. Они выпускаются в форме эмульсий, порошков, гранул, растворов. Применяются, главным образом, для доочистки после использования коагулянтов в нефтехимической, горнодобывающей, текстильной, целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, при фильтрации коммунальных стоков.

На заметку! Эта продукция отличается экономичным расходом (0,01-0,5 мг/л), а также значительным молекулярным весом, за счет чего преобразует мелкие частицы в объемные хлопья.

Zetag (Зетаг) – полимеры от швейцарской фирмы Ciba Specialty Chemicals. Предназначены для ускорения процедуры устранения твердых взвесей, органических примесей. Обеспечивают выпадение твердой фазы в крупнофракционный осадок. Нашли применение при подготовке жидкости из водоемов для использования в коммунальном водопроводе.

Важный момент! Продукт следует вводить, постоянно помешивая, в противном случае реакция будет неполноценной. Необходимо сведение турбулентности к минимуму, иначе возможность разрушения предварительно сформированных хлопьев увеличивается.

Praestol (Праестол) – полимерные соединения, разработанные по совместной технологии Германии и России. Способствуют ускорению процесса фильтрации, уплотнению осадка. Уменьшают электрическую активность жидкости, обеспечивая более эффективное объединение загрязняющих частиц. Используются для очищения, дезинфекции жидкости питьевого назначения. Наиболее востребованы в коммунальном хозяйстве, химической, нефтехимической индустриях.

На заметку! Препарат выпускается в виде гранул на основе акриламида, разбавляется водой температурой 15-20°C для получения концентрации 0,1%, затем отстаивается в течение часа. Для лучшего хранения производитель рекомендует делать раствор 0,5% и при необходимости доводить до рабочей концентрации.

[spoiler title=”Источники”]

  • https://zetsila.ru/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D0%BA%D0%BE%D0%B0%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F-%D0%B8-%D1%84%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F/
  • https://ovteh.ru/blog/koagulyanty-dlya-ochistki-vody-chto-eto-takoe-vidy-v-chem-raznica-etih-vecshestv-i-flokulyantov
  • https://diasel.ru/article/chto-takoe-koagulyaciya-vody/
  • https://promhimsnab.ru/help/poleznye-stati/flokulyant_i_koagulyant_chto_eto_takoe_i_v_chem_raznitsa/
  • http://global-aqua.ru/metody-i-tekhnologii/primenenie-koagulyantov-dlya-ochistki-v.html
  • https://o-vode.net/ochistka/s-pomoshhyu-flokulyantov
  • https://o-vode.net/ochistka/stochnye/metody/fiziko-himicheskie/koagulyatsiya
  • https://tatsorb.com/blog/posts/flokulyantyi

[/spoiler]

Поделиться:


2012-2021 © UltraTerm. Все права защищены. Любое копирование материалов сайта разрешено только при условии публикации активной ссылки на первоисточник.

Adblock
detector