Как правильно использовать коагулянты для очистки воды

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.

Кто делает лучшие коагулянты: производство и распространение

Производители коагулянтов составляют солидный список, их число выросло в последнее время и составляет более 15 по стране. Для сравнения: на всей территории бывшего Советского Союза пребывало только 12 производств. Современная Россия обеспечивает свои нужды в коагулянтах на 95% за счет внутреннего производства.

В РФ выпускают неорганические препараты. Так произошло по причине экономических реалий времени возведения заводов и определенной конфигурации сырьевой базы, характерной для нашей страны. Исторически сложилось так, что первое место занимает приготовление коагулянтов на основе алюминия, а именно – оксихлорида и сульфата алюминия, а также алюмината натрия.

Рассмотрим их отличия:

Как следует из таблицы, алюминат натрия дает самую высокую концентрацию оксида алюминия, это значит, что данный раствор покажет самую высокую активность в процессе очистки воды от взвеси. При этом плотность примесей также самая большая, а это значит, что после обработки в воде могут оставаться лишние компоненты. Следуя аналогичной логике, мы придем к выводу, что наиболее приемлемым вариантом будет оксихлорид алюминия (другие названия: хлоргидроксид алюминия, ОХА, полиалюминия гидрохлорид), который демонстрирует оптимальное соотношение содержания алюминия и примесей.

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

Где и как применяются коагулянты

Они используются везде, где нужно сгущать вещества, осаживать взвешенные частицы в жидкости. В стройке они ускоряют схватывание бетона, в медицине нужны для повышения свёртываемости крови, в горном деле участвуют в обогащении минерального сырья. 

Но основная сфера применения – это очистка воды. Коагулянты используются в очистных сооружениях, бассейнах, для подготовки питьевой воды и обработки промышленных грязных вод, например, от нефтепродуктов.

Применение коагулянтов проходит в 4 этапа:

• Выбор реагента и его дозировки в зависимости от назначения жидкости, степени её загрязнения, температуры и способа очистки.

• Приготовление раствора и его введение в загрязнённую жидкость.

• Поддержка оптимальных условий для протекания реакции: перемешивание, сохранение нужной температуры, рН. 

• Удаление осадка с помощью отстаивания и фильтрации воды.

В очистных сооружениях коагуляция удешевляет обеззараживание вод и улучшает их качество – после неё нужно меньше хлорсодержащих веществ, а значит, от них будет меньше токсичных побочных продуктов

Чем можно бороться с вредными элементами в бассейне?

Способы борьбы с загрязнением бассейна можно подразделить на такие виды:

• Химические;
• Механические;
• Инновационные.

Используя эти средства, можно достичь немалых результатов, но лучшие результаты показали коагулянты. Преимуществами таких средств является:

• Снижение частоты чистки искусственного водоема;
• Эффективность;
• Использование меньшего количества реагентов;
• Приемлемая стоимость;
• Быстрое образование хлопьев;
• Универсальность применения;
• Происходит качественная очистка воды даже при низком температурном режиме;
• Уменьшение периода отстаивания налета.

Стоки вод являются устойчивой агрессивной средой, разрушение которой обеспечивают коагулянты, сформировав крупные элементы для того, чтобы в дальнейшем вывести их при помощи фильтрации.

Применение коагулянтов не лишено недостатков, к которым относят:

• Трудоемкость налаживания водоочистительного процесса;
• Точное соблюдение дозировки;
• В результате использования коагулянтов появляется много вторичных отходов, нуждающимся в дополнительной фильтрации.

Коагулянты могут производиться на основе хлоридов, сульфатов или полиоксисульфатов на основе металлов:

• Магния;
• Алюминия;
• Титана;
• Железа.

Коагулянты – что это?

Коагуляция представляет собой соединение взвешенных микрочастиц в один крупный элемент и превращение его в хлопья. Этот процесс помогает вывести из воды различного рода мусор, видимый или нет, тяжелые металлы, а также вредные биологические компоненты.

Коагулянт собирает грязь в хлопья

Выпускается в порошковом, жидком и брикетированном виде. Последний вариант подходит только для профилактических мер, брикетами не чистят бассейн полностью, они выступают в роли помощников системам фильтрации.

Причины, из-за которых стоит прибегнуть к коагулянтам:

• Мутная вода
• Неприятный запах
• Раздражение глаз во время купания
• Сковывание кожи после посещения бассейна

Если у вас есть хотя бы один неприятный фактор из всех перечисленных, то данная статья будет действительно актуальной и полезной.

Как ухаживать дальше?

Уход за эйхорнией состоит из поддержания комфортных условий. Это позволит всегда иметь красивые, здоровые растения.

Водяному гиацинту нужны такие условия:

1. Высокая температура воды – начиная с + 25 градусов.
2. Нормы кислотности (pH) – 6 – 6,8, а показатель жесткости – не меньше 6.
3. Интенсивное освещение на протяжении 12 часов подряд. Дальнейшую подсветку проводить не рекомендуется. Это активизирует рост зеленой массы.
4. В неподвижной воде быстро появляется плесень и распространяется гнилостный запах. Чтобы избежать этой неприятной ситуации необходимо установить приборы для очистки воды и насыщения ее кислородом.
5. В качестве подкормок можно использовать удобрения как для аквариумных, так и комнатных растений. Питательные вещества добавляют круглогодично, без оглядки на сезон.
6. Эйхорния разрастается очень агрессивно и стремительно. Застилая всю поверхность воды, она не дает кислороду и свету свободно проникать вглубь. Время от времени нужно избавляться от разросшихся экземпляров.
7. Места для произрастания культуры должно быть довольно много. В тесноте растения для водоемов быстро погибнут.

Многие интересуются, нужна ли обрезка эйхорнии. Ответ на этот вопрос однозначный – да. Причем место обитания роли не играет. Эту процедуру проводят и в открытом водоеме, и в комнатном аквариуме (особенно если в нем живут рыбки).

Когда появляются разросшиеся в большом количестве горизонтальные побеги, от них можно избавляться. Летом черешки возле листьев часто отмирают. Это нормальное явление. В этом случае обрезка вернет растению прежнюю декоративность.

Теория и исследование процессов

Электрохимический потенциал поддается измерению, иногда он используется для прогнозирования потенциала . Эффективная коагуляция отмечалась в ходе эксперимента при создании электрохимического потенциала ± 0.5 mV. В качестве коагулянтов повсеместно применяются неорганические соединения (как правило, производные железа и алюминия).

При диссоциации катионы нейтрализуют заряд частиц и эффективно увеличивают расстояние двойного слоя, таким образом, понижая электрохимический потенциал. В случае неорганических коагулянтов, трёхвалентный ион может иметь в 1000 раз большую эффективность, чем одновалентный ион. Это является причиной исключительной эффективности солей железа и алюминия в качестве коагулянтов.

В таблице 1 отражено увеличение коагулирующей способности с ростом химической активности катионов.

Коагулирующая способность катионов

Катион	Относительная коагулирующая способность
Na+	1
Mg2+	63
Al	570

Коллоиды также подвергаются дестабилизации при добавлении полиэлектролитов, причем система достигает изоэлектрической точки без изменения показателя pH.

Данные полиэлектролиты в 10 – 15 раз более эффективны в качестве коагулянта, чем соединения алюминия, при этом они имеют большую стоимость.

Процессы коагуляции и флокуляции, как правило, включают следующие стадии:

• При необходимости, увеличение щелочных свойств (бикарбонаты имеют преимущество повышения щелочных свойств без увеличения показателя pH).
• Добавление коагулянта и коагулирующего агента в инфлюэнт после коагуляции.
• Интенсивное перемешивание коагулянта со всем объемом жидкой среды.
• Добавление коагулирующего агента, сопровождаемое медленным и слабым перемешиванием для достижения контакта между малыми частицами, с их последующей агломерацией в более крупные частицы.

Коагулирующие агенты, как правило, подвергаются короткому интенсивному перемешиванию, сопровождаемому слабым перемешиванием. На рисунке представлен механизм протекания процессов коагуляции и флокуляции.

Достижение конечной цели в ходе процессов коагуляции и флокуляции зависит от характеристик частиц в плане флокуляции и осаждения. Частота столкновений между частицами прямо пропорциональна коэффициенту объединения коагулированных частиц. Частота столкновений пропорциональна концентрации частиц и разнице скоростей осаждения. В силу того, что суммарное количество столкновений между частицами возрастает с течением времени, как правило, степень флокуляции также возрастает с течением времени пребывания в данных условиях. Агломерацию частиц невозможно спрогнозировать только лишь на основании частоты их столкновений.

Коэффициент флокуляции зависит от нескольких факторов, среди которых необходимо отметить характер поверхности частиц, наличие зарядов, форму и плотность частиц.

Лекарства, подавляющие выработку тромбоцитов

Они работают, подавляя созревание тромбоцитов. Эти препараты используются при тромбоцитемии

Этот препарат может вызвать серьезные проблемы с сердечно-сосудистой системой, поэтому людям с сердечными заболеваниями следует применять его очень осторожно под тщательным медицинским наблюдением

Анагрелид. Препарат, механизм действия которого до конца не изучен. Этот препарат снижает количество вырабатываемых тромбоцитов в зависимости от дозы. Вполне вероятно, что этот препарат действует через активный метаболит, который образуется в организме после приема. Этот препарат не оказывает значительного влияния на уровень лейкоцитов в крови и мало влияет на эритроциты.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Все типы реагентов для очистки питьевой воды

Наиболее распространенные и эффективные коагулянты – соли алюминия и железа. Химические соединения, образовываемые металлами, могут быть органическими либо неорганическими. Каждый тип коагулянта рассчитан на взаимодействие с определенными веществами. Для очистки стоков промышленных предприятий используют специальные вещества (не те же самые, что в быту). Основные варианты:

• соли магния (сульфат или хлорид магния);
• алюмосиликатный раствор;
• неорганический коагулянт, полученный из красно шлама;
• активированный кальций-алюминат;
• минеральный полиреагентный гель-сорбент.

Рассмотрим самые популярные виды алюмосодержащих коагулянтов. Первый – сульфат алюминия Al2(SO4)3∙18H2O. В большинстве случаев он используется в виде растворов. Известно два типа вещества – очищенный (имеет вид белых кусков) и неочищенный (серо-зеленые гранулы).

Гидроксохлорид алюминия имеет химическую формулу Aln(OH)(3n-m)Clm, выпускаться может в виде прозрачных растворов либо желтоватых гранул. Преимущества – хорошие коагулирующие характеристики, высокая растворимость в воде, стабильность рН жидкости, минимальное содержание алюминия, эффективное удаление хлора. Гидроксохлорид алюминия – коагулянт нового поколения. Он используется для очистки промышленных стоков (химическая, металлургическая отрасль) и питьевой воды.

Гидроксохлоросульфат алюминия (или ГСХА) – смешанный коагулянт. Максимальную эффективность он показывает в очистке мутных и паводковых вод. Может выпускаться в виде раствора или твердой массы. Широко используется в промышленности. Аналог – сульфат алюминия.

Оксихлорид алюминия – формула Al(OH)mCl3n-m. Применяется для очистки природных вод, главным образом в холодное время года. Коагулянт вступает в быстрые четкие реакции с вредными веществами, может использоваться для очистки промышленных стоков.

Железосодержащие коагулянты используются реже, чем алюмосодержащие. Самые популярные:

• Хлорное железо – имеет формулу FeCl3*6H2O. Применяется для очистки природных вод, ила с промышленности, хорошо убирает аромат сероводорода.
• Сульфат железа – для очистки вод используют соединения FeSO4 и Fe_2(SO_4)_3. Хорошо убирает посторонние запахи.

К органическим и неорганическим коагулянтам относят известковые растворы, вещества с примесями алюминия и железа. По своему химическому составу они все относятся к солям кислот. Неорганические имеют длительный срок хранения и не представляют сложностей в использовании. Органические бывают природными и искусственными, экономичны в расходе, имеют стабильный кислотно-щелочной состав, эффективно удаляют хлор, после завершения процесса очистки из воды выводятся практически полностью. Также данные вещества удобные в приготовлении, нормально взаимодействуют с водорослями, осадок дают минимальный и существенно повышают срок службы стационарных фильтрационных установок.

Список флокулянтов для очистки сточных вод

Как мы уже говорили, флокуляция происходит за счет воздействия специальных веществ. Они могут быть разных видов. Давайте посмотрим, каких.

Флокулянты:

1. Существуют природные флокулянты. К ним относится целлюлоза и крахмал. Также в этот список входят все их производные.
2. Также существуют синтетические флокулянты, они менее безобидны, но более эффективны. К ним относятся полиамиды, полиакрилы, полиамины, а также полиэтилен и его производные.

При использовании флокулянтов следует соблюдать дозировку

Эти вещества обычно представляют собой гранулы или порошок. Однако можно встретить их и в виде раствора.

Флокулянты воздействуют на вещество таким образом, что сначала они нейтрализуют их заряд, затем  происходит их химическое взаимодействие, в ходе которого образуются молекулярные мостики. Выделяют три вида флокулянтов.

https://youtube.com/watch?v=kMewxbvwPV0

Разновидности флокулянтов:

1. Анионо-активный флокулянт обладает зарядом положительного типа. За счет этого он притягивает к себе вещества с отрицательным зарядом. Этот реагент позволяет высаживать в осадок катионов металла.
2. Флокулянт катионного типа обладает отрицательным зарядом. Поэтому он притягивает к себе положительно заряженные частицы. Такие реагенты в основном используют для очистки промышленных вод. Они связывают молекулы химических веществ в длинные цепочки.
3. Флокулянты неоионогенного типа не имеют какого-либо определенного заряда. Они связывают молекулы с помощью водородных мостиков. Такой вид реагентов используется для очистки вод от нефтяных загрязнений.

Выбирается флокулянт в зависимости от типа загрязнения воды

Кроме того, очень важно учитывать тип применяемого до этого коагулянта

Стоит заметить, что флокуляция позволяет очистить воду с очень сильными загрязнениями. Поэтому этот процесс относят к наиболее эффективным способам очистки воды.

Зимовка водного гиацинта

Оставлять эйхорнию зимой на открытом воздухе не рекомендуется. Температурный показатель ниже нуля градусов для него губителен. Хранить цветок удобно в аквариуме либо иной стеклянной емкости, на дне которой песок или ил.

Важно! Целесообразно использовать кольцевые поплавки, вырезанные из пенопласта. Корни будут погружены в воду, а листочки останутся сухими

Это поможет предотвратить развитие гнилей на листовых черешках.

Температура окружающей среды должна поддерживаться на неизменно высоком уровне. Для подпитки корней на дно выкладывают грунт, смешанный с удобрениями. Продолжительность дня должна также занимать ½ часть суток.

В местности с теплой зимой эйхорнию рекомендуется содержать в обычной теплице. В качестве емкости используют бочку с водой.

Важно! Запрещается ставить емкости с цветком возле батарей и приборов для обогрева, а также вынимать его из водной среды. Если нарушить эти правила, эйхорния не выживет

Ацетилсалициловая кислота

Ацетилсалициловая кислота – это основной препарат, предотвращающий агрегацию тромбоцитов (разжижающий кровь), которые играют важную роль в свертывании крови. Ацетилсалициловая кислота необратимо подавляет механизм, стимулирующий агрегацию тромбоцитов. Введение даже небольшой дозы лекарства вызывает снижение коагуляции на период от 4 до 7 дней, то есть на время жизни тромбоцитов.

Пероральный препарат используется для предотвращения сердечных приступов, сердечно-сосудистых заболеваний у людей со стенокардией и для предотвращения вторичной церебральной ишемии. 

Ацетилсалициловую кислоту из-за ее раздражающего действия на слизистую оболочку глотки следует принимать после еды. Наиболее важные побочные эффекты – аллергические реакции, поэтому людям, страдающим астмой, ацетилсалициловую кислоту не выписывают.

Ацетилсалициловая кислота