Что такое флокулянт

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

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.

Флокуляция

Эффективность флокуляции находится в прямой зависимости от предварительной коагуляции. За быстрым перемешиванием в смесителе следует медленное перемешивание в- камере хлопьеобразования в течение 5 мин при очистке высококонцентрированных сточных вод и значительно дольше при подготовке питьевой воды.

Хлопьеобразование может производиться в отдельной камере хлопьеобразования или внутри осветлителя (в последнем случае для его интенсификации используются турбинные мешалки или воздействие взвешенного слоя).

Тип смесителя и камеры хлопьеобразования выбирают в зависимости от способа отделения взвеси на следующей стадии очистки

Это особенно важно учитывать, когда флокуляция производится в свободном объеме с последующим отстаиванием или флотацией

Флокуляция происходит в резервуарах, оборудованных перемешивающими устройствами, которые вращаются относительно медленно, чтобы не вызывать разрушения уже образовавшихся хлопьев, но достаточно быстро, чтобы размер хлопьев увеличивался постепенно и предотвращалось отложение осадка на дне резервуара.

Вместимость камеры хлопьеобразования должна обеспечить продолжительность периода флокуляции, определенную лабораторными испытаниями.

Перемешивающее устройство может состоять из лопастей различной формы с вертикальной или горизонтальной осью вращения. Градиент скорости в камере хлопьеобразования рекомендуется 20—50 с-1.

Желательно применять мешалки, работающие от электропривода, с переменной скоростью для регулирования интенсивности перемешивания в зависимости от хода процесса флокуляции.

Если необходимый объем камеры хлопьеобразования велик, желательно использовать несколько последовательных резервуаров. Каждый резервуар должен быть снабжен независимым перемешивающим устройством, скорость вращения которого при необходимости регулируется.

Наконец, важно не разрушить хлопья при подаче воды из камеры хлопьеобразования в зону отстаивания. В зависимости от требуемой степени очистки должны быть приняты следующие скорости потока в коммуникациях, соединяющих зону флокуляции и зону отстаивания: для легких хлопьев гидроксида металла v = 0,2 м/с; прочных v = 0,5 м/с и для хлопьев при обработке сточной воды v = 1 м/с

Современная промышленная лаборатория практически не может обходиться без качественного оборудования для дефектоскопии, толщиномеров и рентгеновских аппаратов. Касается это и лабораторий металла электростанций. Современное диагностическое оборудование тут — ask-roentgen.ru.

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.

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.

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

Для этой цели чаще всего используют: крахмал, полиакриламид, активированный силикат. Они будут адсорбироваться на хлопьях коагулянта, превращая их в более прочные и крупные агрегаты

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.

Механическая флотация

Механическая (или импеллерная) предполагает наличие мешалки, которая при высокой скорости вращения разбивает в воде пузырьки воздуха. Такой вид водоочистки подходит для воды, склонной к пенообразованию и насыщенной газами. При механическом способе нельзя использовать реагенты, так как турбулентные потоки, создаваемые мешалкой, попросту разбивают хлопья загрязнений. На данный момент механическая флотация не распространена, так как редко обеспечивает достаточный эффект очистки.

Как правило, к данному сегменту очистки относятся флотаторы для очистки сточных вод от нефтепродуктов.

Классификация и состав сточных вод

Очистка стоков

Классификация сточных вод включает три основные категории в зависимости от их состава, происхождения и качественных показателей примесей и загрязнений:

• Бытовые, или хозяйственно-фекальные, к которым относятся сточные воды, удаляемые из различных бытовых помещений, таких как туалеты, душевые и ванные комнаты, кухни, прачечные, бани, больницы, столовые и т.д. Основными их загрязнениями являются хозяйственно-бытовые и физиологические отходы, а для их сброса действуют специальные правила приема сточных вод в городскую канализацию;
• Промышленные или производственные, использованные при выполнении разнообразных технологических процессов, таких промывание сырья и продукции, охлаждение оборудования и т.д., а также откачанные на поверхность в процессе добывания полезных ископаемых. Чаще всего промышленные стоки загрязнены производственными отходами, в которых могут содержаться такие вредные и отравляющие вещества, как азот аммонийный в сточных водах, синильная кислота, соли свинца, ртути и меди, фенолы, анилин и т.д., а также отходы, которые могут иметь ценность при использовании в качестве вторичного сырья. Промышленные стоки могут быть разделены на две категории: загрязненные, для которых перед повторным использованием или выпусканием в водоемы производится предварительная очистка сточных вод, и слабозагрязненные или условно чистые, которые не требуют предварительной обработки.
• Атмосферные сточные воды, к которым относятся талые и дождевые воды, а также воды от полива зеленых насаждений и улиц. Данная категория сточных вод содержит в себе в основном загрязнения минерального происхождения и представляет меньшую санитарную опасность, чем производственные и бытовые стоки, поэтому очистка ливневых сточных вод является наименее требовательной процедурой.

Уровень загрязнения сточных вод рассчитывается в зависимости от концентрации в них различных примесей, выражающейся в массе на единицу объема (г/м3 или мг/л).

Бытовые сточные воды являются относительно однообразными по своему составу, а концентрация в них загрязнений зависит от того, какой объем воды расходуется на одного человека, проще говоря – от норм водопотребления.

В зависимости от того, какое значение принимает разбавление сточных вод, загрязнения бытовых стоков подразделяют на следующие категории:

• Нерастворимые, в которых образуются крупные взвеси, размеры частиц в которых превышают 0,1 мм;
• Пены, суспензии и эмульсии, размеры частиц которых составляют от 0,1 мкм до 0,1 мм;
• Коллоидные – размер частиц от 1 нм до 0,1 мкм;
• Растворимые, в состав которых входят молекулярно-дисперсные частицы, размер которых не достигает 1 нм.

Кроме того, отличают органические, минеральные и биологические загрязнения бытовых стоков:

• Минеральные загрязнения включают в себя частицы песка, глины и шлака, растворы солей, щелочей, кислот и прочие вещества.
• Органические загрязнения могут быть как животного, так и растительного происхождения. Растительные загрязнения – это различные остатки плодов, растений и овощей, а также бумага, масла растительные и т.д., характеризующиеся повышенным содержанием углерода. К животным загрязнениям можно отнести различные человеческие и животные физиологические выделения, остатки органической ткани, клейкие вещества и т.д., для которых характерно высокое содержание азота.
• Биологические же загрязнения включают в себя различные грибки (плесневые и дрожжевые), микроорганизмы, водоросли и бактерии, среди которых довольно большое количество возбудителей таких болезней, как паратиф, тиф брюшной, дизентерия, сибирская язва и т.д. Такие загрязнения могут быть характерны не только для бытовых сточных вод, но и для части промышленных стоков, например – отходов мясокомбинатов, скотобоен и т.д. Несмотря на то, что химический состав данных загрязнений является органическим, создаваемая ими при поступлении в водоемы санитарная опасность требует их выделения в отдельную категорию.

В состав бытовых стоков входят следующие загрязнения (значения приведены в процентах от общего числа загрязнений):

• Минеральные вещества – 42%;
• Органические вещества – 58%;
• Взвешенные осаждающиеся вещества – 20%;
• Коллоидные смеси – 10%
• Растворимые вещества – 50%.

Состав промышленных сточных вод и их степень загрязнения могут варьироваться в зависимости от характера конкретного производства и различных условий применения воды в технологическом процессе.

На количество же атмосферных сточных вод существенное влияние оказывает рельеф и климат конкретной местности, а также такие показатели, как характер застройки, вид дорожного покрытия и т.п.

Наилучшие доступные технологии (НДТ)

НДТ – современные технологии, основная задача которых заключается в решении актуальных экологические проблем различных промышленных предприятий. Наилучшие доступные технологии подразумевают значительное снижение внедрения в сточные воды, как опасных веществ, так и тех, которые не разлагаются со временем.

С этой целью может потребоваться:

• отказаться от применения хлора и особо опасных реактивов во время осуществления технологического процесса;
• организовать отдельный сбор и устранение остатков используемых веществ;
• внедрить в производство безопасные для окружающей среды реагенты (вместо химикатов, которые не разлагаются).

Особой эффективностью обладает устранение загрязняющих веществ в зависимости от фазово-дисперсного состава. Для этого предложено отделение твердой фазы сточных вод посредством фильтрации, отделение быстрооседающих частиц в песколовках и гидроциклонах и глубокая очистка от взвешенных веществ посредством мембран.

Интересно. Среди новых технологий особым спросом пользуются радиационная очистка воды и озонирование.

С помощью радиационной методики удается подвергнуть загрязняющие вещества окислению и разложению за короткий промежуток времени. При озонировании не образуются вредные для окружающей среды вещества.

Что это за вещество и какие виды бывают?

Флокулянты – специальные вещества полимерного состава, которые в результате тепловой, механической либо электролитической реакций способствуют выпадению мелких плавающих частиц в рыхлый хлопьевидный осадок.

Одним словом, загрязнения, которые делают воду мутной, при добавлении флокулянтов образуют соединения и твердыми взвесями опускаются на дно.

Данные скопления легко удаляются, после чего вода может быть использована как для бытовых, так и технических нужд.

Часто применяют для:

• очистки аквапарков,
• бассейнов,
• воды ТЭЦ,
• на химических, нефтеперерабатывающих предприятиях.

• По составу: различают органические и неорганические.
• По способу получения: природного происхождения или синтетического производства.
• По агрегатному состоянию: есть порошки, гранулы, гели, жидкие эмульсии.
• По электрическому заряду: катионного, анионного и неионогенного типов.

К флокулянтам природного происхождения можно отнести дрожжи, крахмал, водорослевую крупку, картофельную мезгу. Неорганические – кремниевая кислота и диоксид кремния. Синтетического происхождения – полимер и производные акриламида.

Для чего нужны канализационные, ливневые очистные сооружения и другие виды объектов?

Стоки – это общее понятие, под которым объединяются различные виды загрязнений воды, поступающей в общие или централизованные канализационные сети, а также накапливаемой и аккумулируемой в различных очистительных сооружениях.

Следует отметить, что к производству стоков причастен не только человек, но также и сама природа: заметную их часть составляют ливневые загрязнения.

Последние хоть и имеют естественное происхождение, тем не менее представляют значительную угрозу для экосистемы и также требуют очищения, особенно с учетом места их появления.

Например, образованные в городах такие ливневые воды собирают в себя большое количество токсичных веществ и нерастворимых частиц.

Поэтому также опасны для природы, как и производственные или канализационные стоки.

В зависимости от происхождения сточные воды делятся на несколько больших классов, в которые объединяются загрязнения, имеющее одинаковое происхождение и приблизительно сопоставимый состав:

• производственные или технологические стоки составляют львиную долю всех сбросов;
• коммунальные или бытовые сточные воды являются продуктом жизнедеятельности человека;
• ливневые стоки – их основным источником являются осадки, хотя могут образовываться, особенно в городах, вследствие уборки улиц и других объектов инфраструктуры.

С учетом того, что источники стоков отличаются большим разнообразием, их состав также весьма вариативен.

Поэтому использовать одни и те же методы очистки сточных вод невозможно: в зависимости от типа загрязнений и их состава выбирается оптимальный вариант, эффективность которого должна быть наиболее высокой и в идеале стремиться к показателю 100%.

Виды загрязнений сточных вод

Даже выбирая автономные очистные сооружения для загородного дома, потребителю следует быть осведомленным не только в вопросах того как происходит процесс разложения стоков, но и ориентироваться в их химико-биологическом составе.

Знание этого позволяет подобрать оптимальный вариант оборудования, которое позволит добиться высокой степени очистки таких вод.

Все стоки независимо от их происхождения могут содержать в разных пропорциях следующие виды загрязнений:

• минеральные, представленные вкраплениями песка, глины, включающие также различные виды солей и т. д.;
• биологические – эти загрязнения имеют органическую природу и состоят из большого количества различных микроорганизмов, при этом источником их образования может являться как жизнедеятельность человека, так и природные факторы: такие стоки часто содержат продукты разложения флоры или фауны;
• органические – это отдельный вид загрязнений, хотя и имеет определенные сходства с предыдущим. Но в этом случае основными источниками таких стоков являются химическая органика, в том числе и полимеры.

В бытовых стоках, как правило, превалируют биологические загрязнения, а в промышленных в основном химическая органика.

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.

Когда используется сточных вод флокуляцией

Процесс флокуляции – это отличный способ для очистки сточных вод. Причем, он позволяет произвести обработку как бытовых, так и промышленных стоков. Причем с такой ступенью очистки жидкость становится настолько чистой, что абсолютно не вредит окружающей среде.

Этому флокуляция используется преимущественно для водоподготовки стоков.

Флокулятор – это система, которая как раз и позволяет производить описанную нами очистку. Для этого в стоки добавляются специальные реагенты, благодаря которым и становится возможен подобный процесс.

После очистки сточные воды следует сдать на анализ

Когда оптимально использование флокуляции для водоподготовки:

1. Если в сточных водах есть твердые суспендированные частицы, то флокуляция придется как нельзя кстати. Ведь она лучше всего справится с этой проблемой.
2. В некоторых отстойниках присутствует биохимическая потребность в кислороде. Процесс флокуляции поможет насытить стоки этим газом.
3. Также их можно использовать в комплексе с резервуарами, совершающие обработку воды активным илом. Благодаря этому вода очистится более тщательно.
4. Можно использовать данный процесс и как предварительный метод очистки, перед отстаиванием и фильтрацией.

Флокуляция в любом случае используется в комплексе с другими процессами. Например, наличие этого метода всегда предполагает использование отстаивания и фильтрации. Только в комплексе можно достичь максимальной чистоты воды. Таким образом, образовавшиеся в результате воздействия флокулянтов хлопья за определенное время оседают на дно, после чего пропускаются через мелкоячеистый фильт.

Преимущества и недостатки метода

Биологическая очистка сточных вод обладает заметными достоинствами:

• Небольшое количество отработанных веществ. В результате переработки возникают простые соединения, которые можно без труда удалить из жидкости. Полученный метан используют для обогрева зданий, а с помощью ила удобряют почву.
• Автономная работа устройств. Они не требуют добавления реагентов, а контролировать процессы может 1 человек.
• Доступная стоимость метода по сравнению с остальными способами очищения жидкости.
• Экологичность и натуральность процесса. Такая очистка не наносит ущерб природным ресурсам и экосистемам.

У способа есть также и недостатки:

Трудно поддерживать постоянное количество микроорганизмов. Уменьшение их числа приведет к недостаточно эффективному очищению стоков.
Строение сооружений для очистки может потребовать большого количества финансовых средств

С течением времени вложения себя окупают.
Важность строгого соблюдения технологии очищения жидкости. Отступление от правил приведет к уменьшению эффективности способа.
Переработать можно не все типы органики

Ядовитые вещества могут уничтожить бактерии, поэтому важно тщательно проверять воду на их наличие и своевременно удалять токсины.

Виды и способы флотации, используемые для получения ультрачистой воды

Очистка стоков методом флотации осуществляется разными способами. Рассмотрим их.

Механический способ насыщения воды воздухом

Данный способ обогащения стоков воздухом состоит в (один из вариантов):

1. Их перемешивании турбиной в специальной центрифуге. За образование небольших пузырьков отвечает импеллер, он же удаляет жиры и нефтепродукты. Устройство позволяет изменять величину пузырьков в процессе флотации – чем быстрее вращается турбина, тем меньше будут пузыри.
2. Перемешивании воды с помощью рабочего колеса с лопастями. Метод относится к безнапорным, он хорош для удаления крупнодисперсных, волокнистых примесей (шерсть, нити, волосы, пр.). Пузырьки в данном случае получаются крупными.
3. Обогащении стоков воздухом с применением специальных труб, расположенных на дне грязевого резервуара. Данный способ называется пневматическим, его используют при необходимости очистки агрессивных для обработки в безнапорном колесе или импеллере водных масс.

Все схемы предполагают проведение воды через стадию завихрения.

Насыщение воды воздухом с использованием пористого материала

Способ состоит в проведении воздушного потока через специальные пористые структуры. Пример – специальные тонкие пластинки со щелями по периметру. Чем тоньше щели, тем меньше пузырьки.

Электролиз

Одна из наиболее эффективных методик. В стоки помещаются специальные электроды, по которым поступает ток. В зоне расположения электродов и месте их контакта с водой формируются воздушные пузырьки. Железные и металлические электроды дополнительно могут выполнять роль коагулянтов и, соответственно, формировать взвешенные частички мусора. Все вместе это способствует повышению эффективности очистки.