Коагулянты для очистки воды: что это, правила использования для очистки воды

Существует множество применений для очистки сточных вод, требующих реакций коагуляции, таких как удаление коллоидных твердых частиц из воды, деэмульгирование масляных эмульсий («разрушение эмульсии») и обезвреживание краски. Существует также множество типов коагулянтов, доступных для удовлетворения конкретных потребностей процесса лечения. Как правило, коагуляция предшествует флокуляции в процессе химической очистки воды.

Частицы в воде несут на своей поверхности электростатический заряд. Общие примеры включают глину, кремнезем, железо, краски и даже масло. Эти маленькие взвешенные частицы стабилизируются в виде суспензии и их трудно удалить механическими методами.

Суспензия твердых веществ в воде обычно содержит частицы различных размеров. Лабораторный анализ «гранулометрического состава» поможет определить размер частиц, а также относительное количество каждой крупной частицы в суспензии.

Частицы размером более 100 мкм обычно считаются «оседающими твердыми частицами» и легко выпадают из суспензии. Частицы размером 10-100 мкм обычно считаются «мутными» и часто устраняются в системе очистки сточных вод с помощью коагуляции. Частицы размером менее 10 мкм являются «коллоидными частицамиݏ, которые почти всегда обрабатываются коагуляцией, поскольку удаление мелких частиц с использованием только механической обработки воды, такой как фильтрация, довольно дорого.

Коллоидные частицы далее классифицируются как гидрофобные и гидрофильные коллоиды. Их соответствующая «водоненавистническая» или «водолюбивая» природа важна при очистке сточных вод. Гидрофобные коллоиды не вступают в химическую реакцию с коагулянтом, в то время как гидрофильные коллоиды могут вступать в химическую реакцию с коагулянтом, используемым в процессе обработки. В результате гидрофильным коллоидам, таким как красители, требуется больше коагулянта, чем гидрофобным коллоидам.

Электростатические заряды частиц в воде работают со знакомым утверждением о магнетизме: «Подобное отталкивает подобное, а противоположности притягиваются». Термины, используемые для описания зарядов, — «катионный», который относится к положительному заряду, и «анионныйݏ, который относится к отрицательному заряду. Из-за химического состава воды большинство частиц несут отрицательный заряд.

В дополнение к положительному или отрицательному характеру заряда, сила этого электростатического заряда называется «Дзета-потенциалом». Прочность заряда очень важна при очистке сточных вод, поскольку более сильные заряды создают более стабильную суспензию частиц в воде. Дзета-потенциал измеряется по шкале -61 → +61, где дальше от 0 находится более сильный отрицательный или положительный заряд с более стабильной суспензией в воде. Вблизи 0 частицы легко выпадут из суспензии, в то время как увеличение намного выше ±10 потребует коагуляции.

В контексте большинства процессов химической очистки воды коагуляция должна происходить до флокуляции. При коагуляции дестабилизированные частицы начинают сталкиваться и образовывать небольшие массы, часто называемые «булавочными хлопьями» или «микрочастицами», поскольку они едва видны невооруженным глазом при размере около 50 мкм. Флокуляция — это процесс слипания частиц вместе с образованием более крупных агломератов. Этот процесс вводит большую молекулу с электростатически заряженными участками связывания для привлечения противоположно заряженных частиц или микрофлоков. Сама реакция флокуляции хорошо видна, так как образовавшиеся хлопья легко отделяются от воды.

Термины «коагуляция» и «флокуляция» часто используются как синонимы, но на самом деле это разные функции.

Есть много коагулянтов, доступных для очистки сточных вод, для проверки глубокого погружения. Ниже приводится введение в коагулянты, представляющие множество различных составов и плотностей заряда.

Коагулянты на основе металлов составляют самую большую группу доступных продуктов. Продукты могут содержать только соль металла (например, сульфат алюминия или хлорид железа), или продукты могут быть полимеризованными солями металлов (например, хлорид полиалюминия или хлоргидрат алюминия).

Синтетические коагулянты могут нести очень высокие плотности заряда на относительно больших молекулах таких как полиамин. В зависимости от состава некоторые синтетические производные могут вести себя как флокулянт.

Биополимерные коагулянты получают из природных источников. Ряд продуктов для очистки воды получают из растительных источников (таких как лигнин, дубильные вещества и крахмалы). Существуют также полисахариды и другие природные биополимеры, полученные от животных, грибов и микробов (для получения хитозана, пектина, каррагинана, подорожника и других).

Для этих источников и составов коагулянтов существует множество гибридов. Комбинируя два или более коагулянта, можно получить еще больше возможностей для лучших характеристик коагулянтов при создании гибридов, оптимизирующих различные процессы очистки сточных вод.

На стенде можно проверить, как коагулянт будет работать в процессе очистки сточных вод. Тестирование емкостей — важный инструмент для сравнения продуктов, оптимизации производительности, оценки затрат на обработку и планирования операций.

Независимо от того, какой химический состав коагулянта интегрирован в систему очистки сточных вод, реакции коагуляции требуют адекватного перемешивания. Типичные варианты выполнения смешивания — это встроенный статический смеситель или резервуар для коагуляции с механическим смесителем. Выбор оборудования будет зависеть от общей конструкции и работы системы, но цель остается той же. Молекулы коагулянта должны взаимодействовать и сталкиваться с частицами в суспензии, чтобы разрушить коллоидную систему.

Исторически сложилось так, что коагуляция только солями металлов (квасцы, хлорид железа и т.д.) Может создавать избыточный ил для утилизации или создавать проблемы с безопасностью и токсичностью ниже по потоку от сточных вод. Эффективная коагуляция может помочь стабилизировать эффективность обработки за счет изменчивости промышленных операций с заменой продукта, санитарными мероприятиями и изменениями потока. Выбор правильной стадии коагуляции улучшит всю систему обработки за счет более эффективного отделения твердых частиц.

Рекомендуемые статьи: