Коагуляция как метод очистки воды

Нет ничего лучше, чем поплавать в бассейне жарким летним днем. Для того чтобы сделать такое времяпрепровождение приятным, следует позаботиться о чистоте

Принцип работы коагулянтов

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

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

Галерея изображений

Фото из

Вещества для химической фильтрации

Принцип действия коагулянтов по очистке воды

Использование в независимых очистных сооружениях

Использование на промышленных предприятиях

Сфера применения в бытовых условиях

Предупреждение цветения воды

Приготовление раствора для бассейна

Очистка воды для аквариумов

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

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

Схема создания устойчивых связей

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

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

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

Схема образования крупных частиц

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

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

Размер образующихся хлопьев

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

Кроме очистки сточной воды коагулянты применяются в обработке воды в бассейнах, в водоподготовке технической и питьевой воды в регионах с ограниченными водными ресурсами. Рекомендуем ознакомиться с возможностями коагулирующих химсоставов, особенности которых описаны на нашем сайте.

Описание

Для предупреждения и остановки кровотечений применяют средства, повышающие свертываемость крови (гемостатики). Гемостатические средства представлены препаратами разных групп и различаются по механизму действия.

Местно для остановки капиллярных и паренхиматозных кровотечений применяют Тромбин (препарат естественного тромбина) и другие местные гемостатики (гемостатическая коллагеновая губка и др.), оказывающие не только гемостатическое, но и антисептическое действие, способствующие регенерации тканей и заживлению ран.

К гемостатикам общего (системного) действия относится витамин К и его гомологи, менадиона натрия бисульфит и др. (см. Витамины и витаминоподобные средства). Витамин К называют противогеморрагическим или коагуляционным витамином, т.к. он участвует в биосинтезе протромбинового комплекса (протромбина и факторов VII, IX и X) и способствует нормальному свертыванию крови. При дефиците в организме витамина К развиваются геморрагические явления.

Для нормализации свертывания крови у больных гемофилией, а также при нарушениях гемостаза, вызванных циркулирующими ингибиторами факторов свертывания крови, применяют специальные препараты, содержащие различные факторы свертывания крови (антигемофильный фактор VIII и др.). В некоторых случаях для уменьшения кровотечения применяют также экстракты и настои из растительного сырья (листья крапивы, трава тысячелистника, пастушьей сумки, перца водяного и др.).

Специфическим антагонистом гепарина, способствующим нормализации свертываемости крови при его передозировке, является протамина сульфат. Механизм его действия связан с образованием комплексов с гепарином.

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.

Принцип действия коагулянтов

При контакте с жидкой субстанцией соли железа и алюминия растворяются, вступают в реакцию с молекулами жидкости и образуют нерастворимую фракцию. В это же время свободная углекислота связывает ионы водорода. Если рН среды выше 9 единиц, гидроксид двухвалентного железа переходит в более стабильный Fe(OH)3. Для инициирования процесса раствору коагулянта требуется 4-5 минут. Визуально жидкость мутнеет, образуются хлопья и опускаются под собственной тяжестью на дно.

На механизм действия коагулянтов влияют:

  • температура (оптимально 30-40° С);
  • концентрация реагента (подбирается индивидуально, исходя из характеристик жидкости и времени года);
  • рН среды.

Классификация коагулянтов для водоочистки предполагает разделение их на органические (меламин-формальдегидные, эпилхлоргидрин-диметиламиновые, полихлориддиаллидиметиламмонийные) и неорганические (железо-, титано- и алюмосодержащие).

Особенности флокулянтов

Флокулянт, как и его «коллегу», вводят в воду для удаления примесей. По сути, реагент призван усилить реакцию коагуляции. «Конструктивно» он представляет собой органическое полимерное высокомолекулярное соединение, характеризующееся наличием длинной цепочки. Назначение флокулянтов заключается в укреплении образующегося осадка и обеспечение его устойчивости до момента эвакуации путем образования молекулярных сцепок между загрязняющими элементами.

Для промышленной водоподготовки в качестве флокулянтов применяются чаще всего полиакриламид, полидадмах и их разновидности. Это обоснованно достигаемым эффектом и доступной ценой препаратов. Если говорить о простых органических коагулянтах, примером могут служить альгинаты, гуаровые смолы, крахмал, хитозан. Неорганическими представителями группы выступают силикат натрия, полиэтиленоксид, полиакриламид, полимерные четвертичные аммонийные соли, полиамины.

… и практика

Применение коагуляции

Коагуляция облегчает разделение веществ, чем широко пользуются в разных технологиях. Лежащие на поверхности примеры ─ обогащение полезных ископаемых и очистка сточных вод.

Явление коагуляции и коагулянты применяют для утилизации отходов ЛКМ в водяных покрасочных камерах. Они делают возможным эффективное и при этом легкое и быстрое удаление оказавшегося в воде шлама.

Приобрести эти материалы можно в компании БИТЕХ (https://bi-teh.ru/), поставляющей широкий спектр покрасочного оборудования, фильтров, фильтрующих материалов, компрессоров, чиллеров и другой промышленной продукции.

В ассортименте Hydro Italia Srl (а значит, компании БИТЕХ) представлены коагулянты, флокулянты, пеногасители, бактерициды.

Высокое качество продуктов для очистки воды в покрасочных камерах от Hydro Italia Srl. помимо прочего обусловлено ее успешной работой по созданию столь сложного и наукоемкого оборудования, каковым являются мембранные системы обратного осмоса, установки биологической очистки, деминерализаторы, техника для фильтрации и адсорбции и др.

Коагулянты для покрасочных камер от Hydro Italia Srl поставляются в таре разных форматов ─ 25 кг / 60 кг / 220 кг / 1000 кг 25, 60, 220, 1000 кг ─ что позволяет выбрать оптимальную для масштабов и условий конкретного производства емкость. 

Зачем нужны коагулянты

Даже при использовании эффективного оборудования, эксплуатируемого квалифицированным персоналом, на окрашиваемых поверхностях оказывается только часть распыляемой краски. Остальная в виде брызг и тумана:

  • испаряется и вместе с вытяжным воздухом покидает камеру;
  • попадает на водяную завесу покрасочной камеры и «вливается» в циркулирующую воду;
  • оседает на стенках покрасочной камеры.

Оказавшиеся в воде диспергированные (измельченные) частицы ЛКМ (растворители, пигменты, оксиды металлов и т. д.) необходимо удалять. Их присутствие мешает работе вплоть до выхода их из строя насосов, форсунок, трубопроводов, где они провоцируют засоры, способствуют образованию отложений.

Перед тем как отправить воду в сток, необходимо убрать или существенно снизить концентрацию содержащихся в ней остатков ЛКМ, опасных для природы и человека.

Преимущества использования коагулянтов и флокулянтов в покрасочных камерах с водяной завесой:

  • появляется возможность эффективной очистки оборотной воды и обезвоживания шлама;
  • можно реже менять воду в покрасочной камере, благодаря чему уменьшается общее количество потребляемой воды;
  • сокращаются временные, материальные и трудозатраты на техническое обслуживание покрасочных камер (кабин), что обусловлено уменьшением поломок оборудования;
  • снижается концентрация вредных веществ в воздухе, убираются неприятные запахи.

Для чего нужны коагулянты

При совместном использовании флокулянтов и коагулянтов появляется возможность снижать дозировку первых и ускорить выпадение осадка в более обширном диапазоне температур с образованием крупных хлопьев.

Коагулянт обладает способностью воздействовать на растворенные и коллоидные частицы, обеспечивая их переход во взвешенное состояние и последующее выпадение в осадок вместе со взвешенными веществами.

Дозировка коагулянтов

Данные реагенты используют в количестве, в несколько раз превышающем дозировку флокулянтов. Коагулянты позволяют получить намного меньший объем осадка с высоким показателем влагоотдачи, чем при применении только флокулянтов.

Чем больше концентрация загрязняющих частиц, растворенных в стоках, тем более высокие дозировки реагентов рекомендованы.

Основные виды коагулянтов

Существует много разновидностей коагулянтов. Подробно перечислять их формулы в статье мы не станем. Рассмотрим лишь две основные группы, которые в зависимости от исходного сырья делятся на органические и неорганические.

Принцип действия реагентов

Одна категория коагулянтов способна обезжелезивать воду и выводить из нее соли алюминия, другая – повышать либо понижать кислотный показатель pH, некоторые реагенты – оказывать комплексный эффект

Сегодня производством коагулянтов занимаются многие отечественные и зарубежные компании. Выпускаемые ими реагенты нового поколения отличаются от коагулянтов, выпускаемых еще при Советском Союзе, улучшенными техническими характеристиками.

Галерея изображений

Фото из

Поставка в виде растворов

Концентрированный формат поставки

Таблетированные средства для очистки

Органические природные вещества

Они представляют собой специально созданные реагенты, которые путем ускорения слипания присутствующих в воде агрессивно неустойчивых частиц способствуют облегчению процессов, связанных с их отделением и осаждением. Органика помогает стимулировать объединение загрязнителей в плотные суспензии и эмульсии, облегчающие процесс их вывода из воды.

Как работают высокомолекулярные реагенты

Высокомолекулярные вещества хорошо борются с хлором и эффективно устраняют неприятные «ароматы» в жидкости, к примеру: часто присутствующий в ожелезненной жидкости запах сероводорода

При взаимодействии с молекулами загрязнений органические коагулянты значительно уменьшаются в своих размерах. По завершении реакции они выпадают в виде небольшого количества осадка.

Благодаря минимизации объема скапливаемого на дне емкости осадка намного проще и быстрее отфильтровать. При этом уменьшенное количество осадка никоим образом не сказывается на качестве очистки.

Из-за ограниченности сырьевой базы природные реагенты не нашли широкого применения при очистке сточных вод в промышленных масштабах. Но для бытовых целей их используют часто.

Синтетические коагулирующие соединения

Эти типы реагентов создаются на основе минеральных и синтетических элементов. Полимеры способствуют образованию высокого катиодного заряда, стимулируя тем самым быстрое появление хлопьев. Они отлично взаимодействуют с водой, оказывая на нее комплексный эффект: умягчая ее структуру, а также избавляя от грубых примесей и солей

Наибольшее распространение получили соли поливалентных металлов, созданные на основе железа или алюминия. Железо применяют для грубой очистки.

Хлорное железо – эффективный реагент

Флокулянты – вторичные коагулянты, превращающие суспензии и эмульсии в хлопья, используются в паре с первичными коагулянтами. Тандем способен очищать как малые порции бытовых отходов, так и большие объемы, создаваемые промышленными предприятиями

Среди железных составов самыми популярными считаются:

  • хлорное железо – гигроскопичные кристаллы, имеющие темный металлический блеск, отлично устраняют крупные частицы загрязнений и легко выводят запах сероводорода;
  • сульфат железа – кристаллический гигроскопичный продукт хорошо растворяется в воде и эффективен при очистке канализационных стоков.

За счет низкого уровня вязкости при малой молекулярной массе такие реагенты отлично растворяются в любом типе обрабатываемой жидкости.

Из коагулянтов, созданных на основе алюминия, наибольшее распространение получили:

  • оксохлорид алюминия (ОХА) – применяют для обработки воды с повышенным содержанием органических природных веществ;
  • гидроксохлорсульфат алюминия (ГСХА) – отлично справляется с природными отложениями сточных вод;
  • сульфат алюминия – неочищенный технический продукт в виде кусков серо-зеленого цвета применяют для очистки питьевой воды.

В прежние годы полимеры применяли лишь в качестве добавки к неорганическим коагулянтам, используя их в качестве стимуляторов, способствующих ускорению образованию хлопьев. Сегодня эти реагенты все чаще применяют как основные, заменяя ими неорганические.

Если сравнивать органические и синтетические вещества, то первые выигрывают в том, что действуют намного быстрее. К тому же они способны функционировать практически в любой щелочной среде и не вступают во взаимодействие с хлором.

Схема очистки с применением коагулянтов и флокулянтов

Для адсорбции растворенных в воде солей, ионов тяжелых металлов и других взвесей порция органического реагента потребуется в разы меньше, чем синтетического аналога (+)

Органические действующие соединения выигрывают и в том, что не изменяют показатель pH в воде. Это позволяет их использовать для очистки воды, где присутствуют колонии планктона, растут водоросли и крупные микроорганизмы.

Основные отличия коагулянтов от флокулянтов

Флокулянты и коагулянты выполняют одинаковую работу – борются с мутностью воды, объединяя и осаждая мельчайшие загрязнения. Несмотря на видимую схожесть, они все-таки имеют и отличия.

Коагулянты осаждают частицы при помощи электролиптического воздействия. В результате такого воздействия, частицы теряют заряд и объединяются в более тяжелые и крупные соединения, которые легко удалить из толщи воды.

Флокулянты объединяют частицы путем образования полимерных мостиков, их электролиптические свойства остаются без изменения.

Коагулянты образуют устойчивый осадок, который легко собрать пылесосом после оседания, но все равно не все фильтра способны захватить его. Флокулянты очищают воду более качественно, образуя крупные хлопья, которые легко удаляются механически фильтрами любой конструкции.

Разница и в продолжительности процессов коагуляции. Коагуляция может составлять всего несколько секунда, а флокуляция продолжаться десятки минут.

Купить коагулянты

Что важно знать, выбирая коагулянт для покрасочных камер:

  • срок и условия хранения:
    • время;
    • температуру;
  • технические параметры:
    • форму поставки: агрегатное состояние, внешний вид;
    • плотность;
    • pH;
    • химический состав;
  • назначение;
  • дозировку.

Срок хранения коагулянтов и флокулянтов ограничен. Обычно для жидкостей он составляет 6-12 месяцев; для сухих порошков ─ полтора года или больше. Но обязательно при соблюдении температурного режима и правильной транспортировке.

Диапазон температур для хранения составляет от нескольких градусов выше ноля до 35-40°C.

Форма поставки может быть разной: жидкости, вязкие жидкости, пасты, сухой порошок. Наиболее популярные цвета ─ желтый, бежевый, коричневый или полное отсутствие цвета (прозрачная жидкость).

Плотность далеко не уходит от плотности воды, чаще всего оставаясь в диапазоне 0,95-1,10 г/см3. Плотность сухих порошков меньше.

Производители указывают кислотность коагулянтов. Обычно в однопроцентном растворе, некоторые в неразбавленном виде. Показатель pH равный 7,0-8,5 свидетельствует о том, что коагулянт нейтральный. Также используют кислые коагулянты.

Химический состав для потребителя принципиального значения не имеет, но компания Hydro Italia Srl информирует, что часть ее продуктов изготовлена на основе глины.

Более важная информация, ─ каким эффектом обладает коагулянт (флокулянт). Флотационным, тогда дисперсная фаза будет всплывать. Или седиментационным, в этом случае она осядет.

Назначение, ─ для каких видов ЛКМ состав предназначен. Это могут быть:

  • органорастворимые ЛКМ;
  • водорастворимые ЛКМ;
  • одновременно водорастворимые/органорастворимые ЛКМ.

Иногда «целевая аудитория» указывается более адресно. Например, полиэфирные смолы, отвердители кислоты, прозрачные краски.

Дозировка ─ производитель информирует, сколько коагулянта необходимо для инициации процесса коагуляции и сколько потребуется добавлять для его поддержания. В первом случае используется показатель кг/м3; обычно 1-3 кг на куб воды. Во втором ─ оперируют процентами от объема распыляемого ЛКМ. Количество флокулянтов зависит от количества краски, уносимой оборотной водой из гидрофильтров.

Рабочая концентрация коагулянтов (флокулянтов) корректируется в зависимости от типа и состава ЛКМ. Для их подачи применяют дозирующие устройства. 

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.

Оптимальный выбор реагента

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.

Форма выпуска реагентов

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.

Раствор алюмината натрия (SAX-18) 

Раствор алюмината натрия (SAX-18) производится растворением гидрокиси алюминия (Al(OH)3) в растворе каустической соды (NaOH). Гидрокись алюминия растворяется в водянистом растворе NaOH при температуре, близкой к температуре кипения. Для окончания реакции процесс осуществляется в сосудах из нержавеющей стали с паровым отоплением: Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4]aq=NaAlO2+2H2O.
После реакции окончательная смесь охлаждается и подвергается фильтрации до тех пор, пока не будет получена чистая жидкость.
Окончательный продукт (молярная концентрация Na2O/Al2O3 – около 1,7) хранится при температуре выше 20оС.
Алюминат натрия (NaAlO2)  характеризуется высокой эффективностью удаления загрязнений, не окисляет воду и сточные воды, подвергшиеся очистке. Удобен при дозировании. Содержание тяжелых металлов соответствует стандарту PN-EN 882. Возможно достигнуть содержания Fe2O3<40ppm.

Назначение и применение:

Раствор алюмината натрия может применяться для очистки промышленных и коммунальных стоков, обработки промышленной воды (коррекция рН), при производстве бумаги и картона, в производстве титановых пигментов, при производстве молекулярных сит.
В строительной промышленности и в производстве пластмасс этот коагулянт используется в качестве горючего ингибитора, так называемого продукта, препятствующего воспламенению.

Отрасли промышленности:

Водоканалы, косметическая, пищевая, бумажная, кожевенная, химическая промышленность и т.д.

Виды коагулянтов для очистки воды в различных отраслях

В отношении стоимости и эффективности оптимальны препараты солей железа и алюминия. Экспериментируя с их сочетаниями, производители разрабатывают марки коагулянтов для очистки вод в промышленности.

Характеристики коагулянтов на органической основе

Это лучшие коагулянты для частных домохозяйств. Однако вследствие больших расходов закупать их в промышленных масштабах может не каждое предприятие. «Органика» характеризуется экономичностью, обеспечивает стабильное хлопьеобразование, не влияет на параметры рН, совместима с хлорсодержащими средствами, позволяет снизить массу растворенных металлов.

В качестве коагулянтов используют соединения нескольких классов. Они разнятся по масштабу укрупнения осадка и скорости протекания реакций. Дополнительное преимущество заключается в безопасности продукции, которая в малых концентрациях не оказывает влияния на организм человека, животных и растительный мир.

Что относится к коагулянтам на синтетической основе

На производстве в качестве коагулянтов используются примитивные формы железа, алюминия и магния, характеризующиеся способностью объединяться с частицами с поляризационным отрицательным зарядом. Применение коагулянтов данной категории экономически обоснованно и безопасно, поскольку состав включает нейтральные для человеческого организма вещества.

Подытоживая, в чем разница между флокулянтом и коагулянтом

Коагулянтами называются препараты, которые при попадании в жидкую среду активируют процесс слипания загрязняющих веществ с последующим образованием осадка. Коагуляция по определению используется для удаления примесей в комплексах водоснабжения, из канализационных и других стоков, а также в технологических циклах для выделения обладающих ценностью продуктов из отходов.

Флокулянты – природные либо синтетические химические вещества, способствующие усилению реакции и стабилизации результатов.

Осветление и коагуляция воды

Водоподготовка – это сложный многоэтапный процесс, объединяющий много методов очистки в зависимости от природы загрязнителей. Коагуляция при водоподготовке – это важная составная часть этого процесса. С ее помощью из воды удаляют взвешенные примеси, коллоидные, полимерные соединения, детергенты, способные в разных условиях изменять дисперсионную устойчивость, бактериальные и бактериологические загрязнения. При этом устраняется цветность воды, дезактивируются патогенные микроорганизмы. Для эффективного очищения воды сегодня необходимо использовать специальное комплексное оборудование с автоматизированными станциями приготовления, дозирования флокулянтов и коагулянтов (флоакуляция и коагуляция воды), поддерживающими оптимальные условия для осуществления эффективной подготовки воды к питьевому и хозяйственному потреблению.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...