Ведущими компаниями, занимающимися разработкой оборудования и технологий для производства современных флокулянтов, являются Франция, Япония, Великобритания, Южная Корея, Финляндия, США и Германия. На российском рынке существует 3 основных лидера.
Флокулянты для очистки воды: что это такое и зачем они нужны – катионные и анионные реагенты
Современная экологическая обстановка такова, что даже колодезную воду не всегда можно пить, не говоря уже о жидкости из близлежащего озера – зачастую ее даже нельзя использовать для бытовых нужд. Преимущество флокулянтов в том, что они являются действительно эффективными и актуальными средствами для очистки воды. Именно поэтому мы хотим уделить им как можно больше внимания: рассмотреть их виды, особенности, принципы применения и другие сопутствующие и важные моменты.
Как правило, это синтетические (гораздо реже природные) полимеры – высокомолекулярные соединения. Они вступают в механическую, термическую или электролитическую реакцию с мелкими частицами, содержащимися в жидкости, и в процессе взаимодействия превращают эти примеси в хрупкий осадок, который затем относительно легко удалить. Примеси, вызвавшие помутнение среды, легко удаляются и могут быть использованы в технических или бытовых целях.
Очистка воды с помощью флокулянтов
Подходит и эффективна для следующих объектов
- Аквапарки всех размеров;
- плавательные бассейны, искусственные озера и пруды;
- территории нефтеперерабатывающих и химических заводов;
- хранилища тепловых электростанций.
Технологии очистки могут несколько отличаться в каждом конкретном случае, но принцип работы всегда схож и сводится к отделению твердой фазы от жидкой в ходе реакции (подробнее об этом мы расскажем ниже).
Для обеспечения максимальной эффективности процесса фильтрации эти вещества следует использовать только после коагулянтов (которым мы также уделим отдельное внимание).
Как работают флокулянты
Флокулянты представляют собой макромолекулы, похожие на бусинки. Несколько частиц грязи прилипают к ним одновременно, и образуется флокулянт.
Разделение водонефтяной эмульсии: коагулянт группирует частицы масла, флокулянт связывает их полимерными мостиками и образует более крупные группы.
Флокулянты добавляются в жидкость после коагулянта для коагуляции и уплотнения образующегося осадка. Однако в некоторых случаях их можно использовать без коагулянтов, сначала собирая загрязнения, а затем формируя из них флокуляты.
Различия между флокуляцией и коагуляцией
Флокуляция является разновидностью коагуляции. Он также заставляет мелкие взвешенные частицы объединяться в группы и образовывать осадок, но между этими процессами есть различия:
- Принцип действия. Коагулянты снимают заряд с частиц, и они могут сталкиваться друг с другом, образуя группы. Флокулянты соединяют эти группы полимерными мостиками.
- Используемые реагенты. Для коагуляции используются соли металлов: хлорид железа, сульфат железа, хлорид алюминия, сульфат алюминия и другие. При флокуляции используются в основном органические вещества: анионные, катионные, амфотерные флокулянты на основе полиакриламида, акрилата и другие.
- Количество реагентов. Для коагуляции требуется в десять раз больше реагентов, чем для флокуляции. Если на литр жидкости требуется 20 мг коагулянта, то флокулянта – 1-2 мг.
- Объем осадка. При флокуляции образуется более плотный осадок, чем при коагуляции, и его легче отделить от жидкости.
Преимущества и недостатки
Поскольку флокуляция и коагуляция являются схожими процессами, они имеют общие преимущества. Недостатком является использование реагентов.
- Высокая степень очистки воды и возможность контролировать степень очистки в соответствии с требуемыми значениями.
- Универсальность. Оба процесса могут быть применены к любому объему воды.
- Они не требуют специального оборудования, работают с любым фильтром и не сокращают интервалы технического обслуживания. Флокулянты также позволяют экономить на коагулянтах.
Виды флокулянтов
По составу Виды можно разделить на две большие группы – органические и неорганические. В основном используются органические, из неорганических – только кремниевая кислота.
По происхождению органические делятся на натуральные и синтетические. Последние более токсичны, но дешевле.
По степени заряженности природные и синтетические реагенты бывают ионными и неионными. Неионные флокулянты не имеют заряда и подходят для очистки воды с незаряженными молекулами. Реагенты с электрическим зарядом – ионные – реагируют с заряженными частицами.
В зависимости от знака заряда ионный флокулянт может быть:
- Анионным – отрицательно заряженным. Реагирует с неорганическими соединениями.
- Катионным – положительно заряженным. Подходит для очистки воды от органических взвесей.
- Амфотерным – катионным, анионным или нейтральным в зависимости от pH: в кислой среде – катионным, в щелочной – анионным, а в равновесной – неионным.
Примером органического флокулянта природного происхождения является раствор Biomicrogels® БМГ-С2 раствор, изготовленный из переработанного сырья фитопланктона.
По форме флокулянты бывают в виде гранул, порошка, пасты, геля или раствора.
Ассортимент bio-microgel® включает флокулянт BMG-X2 в виде порошка в мешке и BMG-C200.5 в виде раствора в канистре, бочке или контейнере IBC.
Эффективность и преимущества метода
Для того чтобы водоподготовка была качественной не только на физическом уровне, но и для достижения эффективных молекулярных результатов, необходимо использовать флокулянты.
Эти вещества ускоряют процесс фильтрации и справляются с загрязнениями в больших масштабах при минимальных затратах. Их введение сопровождается отделением жидкой фазы от твердой.
Максимальная эффективность ожидается, если флокулянты используются после коагулянтов.
Их основными преимуществами являются:
- Ускоряет процесс отстаивания, делая воду прозрачной.
- Продлевает срок службы системы фильтрации за счет удаления грубых загрязнений.
- Сокращает продолжительность процесса очистки и экономит средства при больших объемах.
- Нет необходимости строить дополнительные очистные сооружения, что увеличивает мощность завода.
- После очистки рН воды существенно не изменяется. Все показатели остаются в норме.
- В очищенной воде не увеличивается концентрация растворенных металлов.
- Эффективность очистки увеличивается на 30%.
- Водоросли, вирусы и бактерии частично удаляются.
- Флокуляция может использоваться там, где альтернативные методы просто не работают.
- При соблюдении дозировки она безопасна для здоровья.
Разница с коагулянтами
Коагулянты, как и флокулянты, способствуют удалению из воды мелкодисперсных загрязнений путем их объединения и осаждения.
Цель их использования очень похожа, но механизм действия несколько отличается.
- Процесс коагуляции основан на дестабилизации зарядов частиц загрязняющих веществ. Коллоидная муть, вызывающая помутнение воды, состоит из микроскопических отрицательно заряженных частиц. Они настолько малы, что проходят через песчаный фильтр, а одноименный электрический заряд заставляет их находиться в постоянном движении. Этот же заряд препятствует их скоплению. Введение коагулянтов приводит к потере заряда и устранению электростатических взаимодействий.
- При флокуляции образуются более крупные соединения за счет связывания полимеров. Это усиливает и увеличивает объем отфильтрованных веществ, которые затем легко удаляются со дна резервуара.
Разница не только в механизме потокаРазница заключается не только в механизме потока, но и во времени, необходимом для химической реакции.
- Коагуляция происходит в течение 1-3 минут после тщательного перемешивания и при четко определенной температуре 20-25 градусов Цельсия.
- Флокуляция может занять 30-60 минут, при этом требуется время для отстаивания. Это связано с длительной стадией образования осадка.
Коагуляция и флокуляция: общая информация
Природные воды обычно содержат растворенные и взвешенные твердые частицы в массовых количествах. Загрязнение происходит в основном в результате эрозии почвы, растворения минералов и химического разложения растительной массы. Значительный вклад в загрязнение природных вод вносят бытовые и промышленные отходы.
В состав природных вод могут входить взвешенные, растворенные органические/неорганические вещества, а также частично биологические организмы:
- бактерии
- водоросли,
- вирусы.
Все это содержимое необходимо удалять, так как оно приводит к снижению качества воды. Развивается мутность, меняется цвет жидкости, размножаются болезнетворные организмы и образуются токсичные соединения.
Для отделения растворенных и взвешенных твердых частиц от воды используются процессы коагуляции и флокуляции. И коагуляция, и флокуляция рассматриваются как относительно простые и экономичные методы очистки воды. Однако эффективность достигается при условии наличия специальных химических веществ и их дозировки в соответствии с составом воды.
Независимо от характера обрабатываемой воды и общей схемы очистки, коагуляция и флокуляция обычно включаются как предварительная обработка или как этап обработки после отстаивания.
Большая часть взвешенных частиц, присутствующих в структуре воды, заряжена отрицательно. Следовательно, эти частицы имеют тенденцию отталкиваться друг от друга. Эффект взаимного отталкивания предотвращает агломерацию взвешенных частиц.
Эксплуатация и обслуживание систем очистки
Коагуляторы, флокуляторы и осветлители не должны эксплуатироваться без обученного персонала. Обслуживание оборудования для флокуляции и коагуляции требует регулярности.
Ключевыми аспектами эксплуатации и технического обслуживания коагуляторов, флокуляторов и осветлителей являются
- Наличие запасов химикатов (минимум на один месяц);
- контроль дозировки химических веществ для коагуляции;
- регулярный отбор проб и последующее тестирование воды
- Быстрое перемешивание воды с коагулянтами сразу после добавления;
- перемешивание жидкости в режиме флокуляции;
- размещение флокуляторов и осветлителей в непосредственной близости друг от друга.
Процесс коагуляции и флокуляции сопровождается значительным образованием осадка в процессе отстаивания. Этот осадок может быть повторно использован в качестве сельскохозяйственного удобрения при условии, что он не содержит токсичных соединений.
Если токсины присутствуют, твердые отходы должны быть надлежащим образом обработаны или утилизированы экологически безопасным способом.
Очистка промышленных сточных вод – видеопрактикум
В следующем видеоролике представлено практическое руководство по очистке промышленных сточных вод описанными выше методами: