Флокулянты для водоподготовки

Флокулянты для водоподготовки – одна из разновидностей реагентов, применяемых при очистке воды в бассейнах, искусственных водоемах, на производственных объектах и не только. Специальные химические средства предназначены для уменьшения мутности воды, то есть ее очистки от взвеси тонкодисперсных нерастворимых частиц. От них невозможно избавиться простой фильтрацией, потребуется предварительная обработка с использованием коагулянтов и флокулянтов.

Принцип работы флокулянтов в воде

При добавлении реагентов в загрязненную воду происходит следующий процесс:

• Все флокулянты вступают во взаимодействие с коллоидными частицами. Сначала оседают на их поверхности, значительно нарушая водно-солевой баланс оболочки. Параллельно флокулянты сводят на нет электрический заряд коллоидных примесей. Изначально все коллоидные соединения как бы окружены мешающей слипанию частиц оболочкой. Ее и разрушает флокулянт.
• За счет своего высокого молекулярного веса и уже произошедших в воде реакций происходит фиксация реагентов на поверхности сторонних примесей. При этом они образуют своеобразные мостики, благодаря которым формируется связь между молекулами флокулянтов.
• В результате все взвешенные частицы коллоидных растворов слипаются в большие видимые хлопья. Их еще называют флоккулами.

После прошедшей реакции сторонние примеси в виде хлопьев можно легко удалить из осветляемой жидкости. Делается это с помощью механических фильтров.

Типы коагулянтов (флокулянтов)

Современные коагулянты представлены четырьмя типами:

• Анионные. В результате реакции диссоциации образуется анионы. Это группа полиакриламидов.
• Катионные. При взаимодействии со средой продуцируют элементы с положительным зарядом. Сегодня они являются приоритетными. Поскольку не требуют предварительного использования коагулянтов базовой группы.
• Неионные. Не дают реакции диссоциации. Примеры коагулянтов – крахмал, декстрин, полиэтиленоксид.
• Амфотерные. Во время реакции диссоциации параллельно образуются катионные и анионные компонентарные группы.

Применение реагентов регламентировано законодательно. Существует перечень названий коагулянтов для сферы водоочистки. В условиях водоканалов допускается использование по ГОСТ коагулянта гидрохлорида алюминия совместно с полиакриламидом, силикатом натрия и рядом других.

Как проводится водоподготовка? Основные этапы

В процессе эксплуатации в воде бассейна начинают скапливаться различные органические и неорганические примеси: это мелкие песчинки, микроскопические частички кожи человека и другие загрязнения. При фильтрации их не удается отделить, так как из-за очень небольшого размера они свободно проходят через фильтрующий картридж и возвращаются в чашу. Флокулянты для водоподготовки помогают решить эту проблему при использовании совместно с коагулянтами.

При добавлении в воду реагентов они провоцируют объединение мелких взвешенных частиц в более крупные хлопья за счет изменения их электрохимического потенциала. Предварительно частицы дестабилизируются коагуляцией, после этого в оду добавляются растворы флокулянтов. Результат становится заметным невооруженным взглядом: на поверхности начинают образовываться хлопья белой пены, так как собранные частицы начинают подниматься вверх.

После завершения коагуляции и флокуляции запускается фильтрующая установка. Вода фильтруется, и собранные в хлопья частицы примесей без проблем задерживаются фильтрующей установкой. В результате вода очищается даже от самых мелких загрязняющих частиц, она приобретает идеальную прозрачность. Фильтр дает возможность убрать органические и неорганические загрязнения – это повышает комфорт и безопасность купания.

Водоподготовка с применением флокуляции должна проводиться в соответствии с рекомендациями производителя реагентов. Периодичность зависит от размеров емкости, интенсивности ее использования и количества загрязнений.

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.

Раньше такой метод очистки воды, как флокуляция, применяли и для обработки жидкости, поступающей в водопровод. Однако в наше время изобретены более природные способы обработки питьевой воды. По

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.

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.

Отличие от коагулянтов

Коагулянты, как и флокулянты, способствуют очищению воды от мелкодисперсного мусора, объединяя между собой загрязнения и осаждая их.

Цель применения очень похожа, однако механизм течения несколько отличается.

1. 
   В основу коагуляционного процесса входит дестабилизация зарядов загрязняющих частиц. Коллоидная грязь, которая делает воду мутной, состоит из микроскопических отрицательно заряженных частиц.

   Они настолько малы, что проходят через песчаный фильтр, а одноименный электрический заряд заставляет их постоянно находиться в движении.

   Одинаковый заряд так же мешает им объединяться в группы. Введение коагулянтов приводит к потере заряда и устранению электростатического взаимодействия.

2. Флокуляция образует более крупные соединения за счет полимерной связи. Происходит укрепление и увеличение объема фильтруемых веществ, которые можно потом без труда удалить со дна емкости.

Различие заключается не только в механизме течения, но и во временном периоде проведения химической реакции.

• Коагуляция проходит в течение 1-3 минут после тщательного перемешивания и при строгом соблюдении температуры в пределах 20-25 градусов.
• Флокуляция может длится 30-60 минут, требуя некоторого времени для отстаивания. Это объясняется длительной стадией формирования осадка.

Виды и классы флокулянтов

Все реагенты для флокуляции делят на классы по типу их происхождения:

• Органические (природные): гуаровые смолы, крахмал и декстрин, натрия альгинат, эфир целлюлозы.
• Неорганические: кремниевая кислота. Особенно активно она действует против гидроксидов металлов – алюминия, железа, магния, и пр. В результате работы кремниевой кислоты образуются тяжелые прочные хлопья.
• Синтетические: высокомолекулярные соединения, которые органически растворяются в воде и при этом молекулярная их масса варьируется от тысяч до миллионов.

Различают также катионные, анионные и нейтральные флокулянты (по электрическому заряду). Самым востребованным является последний вид — полиакриламид (ПАА). Агрегатное состояние реактивов: жидкое и порошкообразное.

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.

Очистка флокуляцией получило свое название от слова флоккулы. Оно обозначает хлопья, в которые и превращаются вещества, находящиеся в стоках. Стоит отметить, что при этом процессе образуются именно макрохлопья.

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.

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.

Эффективность метода и его преимущества

Чтобы очистка воды была качественной не только на физическом уровне, но и помогла добиться эффективных результатов молекулярного состава, без применения флокулянтов не обойтись.

Данные вещества способствуют ускорению процесса фильтрации и при минимальных затратах позволяют справиться с загрязнениями больших масштабов. При их введении происходит отделение жидкой и твердой фазы.

Наибольшего эффекта стоит ждать в том случае, если флокулянты применять после коагулянтов.

Основные преимущества:

• Ускоряется процесс осаждения, благодаря чему вода становится прозрачной.
• Продлевает срок службы фильтрующих установок, убирая загрязнения крупной фракции.
• Уменьшает длительность очистки и позволяет сэкономить при значительных объемах.
• Нет необходимости создавать дополнительные очистные сооружения, что увеличивает производительность предприятия.
• После обработки pH воды не претерпевает значительных изменений. Все показатели остаются в норме.
• В составе очищенной воды концентрация растворенных металлов не повышается.
• Эффективность очистки увеличивается на 30%.
• Частично удаляются водоросли, вирусы и бактерии.
• Флокуляция может быть применима там, где альтернативные способы просто не работают.
• При соблюдении дозировки безопасно для здоровья.

Топ производителя средств для флокуляции

Ведущими компаниями, которые занимаются вопросами разработки оборудования и технологий получения современных флокулянтов, являются Франция, Япония, Великобритания, Южная Корея, Финляндия, СЩА и Германия. На рынке России представлены 3 основных лидера.

Besfloc (Бесфлок)

Флокулянт южнокорейского производства компании «KolonLifeScience, Inc». Выпускают полный спектр реагентов и имеют широкую популярность по всему миру.

Форма выпуска: эмульсии, гранулы, растворы и порошкообразные вещества.

Преимущественно используются в качестве доочистки после применения коагулянтов.

• Обладает большим молекулярным весом, что способствует преобразованию мелких частиц в объемные хлопья.
• Малый расход: 0,01-0,5 мг/л.
• Применяется в горнодобывающей, нефтехимической промышленностях, текстильной и бумажно-целлюлозной областях. Нередко используют для очистки коммунальных стоков.
• Благодаря уникальному составу, удалось снизить предварительный расход коагулянтов.
• Не наносят вреда для здоровья человека.
• Проходят все этапы лабораторных испытаний.

Zetag (Зетаг)

Флокулянт Zetag от швейцарской компании Ciba Specialty Chemicals. Применяется для ускорения процессов очистки воды от органических соединений и твердых взвесей.

Способствует выпадению твердой фазы в крупнофракционный осадок. Используют для подготовки воды из водоемов для употребления в коммунальном водопроводе.

1. Реагент вводят при постоянном помешивании, иначе реакция будет не полноценной.
2. Нужна минимизация турбулентности, иначе высока вероятность разрушения предварительно образовавшихся хлопьев.
3. Увеличивает скорость оседания загрязняющих частиц.
4. Расход составляет от 2 до 10 г/л.

Принцип действия

Частицы, находящиеся в воде во взвешенном состоянии, окружены водной пленкой с заряженными ионами.

Данная особенность не дает им контактировать между собой. Для нейтрализации заряда и скорейшего осаждения как раз и используются флокулянты.

Зная состав воды и сферу ее дальнейшего применения, выбирают положительно, отрицательно либо нейтрально заряженные реагенты.

Процесс флокуляции происходит в два этапа:

• Адсорбция действующего вещества на поверхности частиц.
• Формирование флокул (грязевых хлопьев).

Флокулянты обладают значительным молекулярным весом и имеют длинную полимерную структуру, за счет чего происходит образование своеобразных мостиков и разрушение водно-солевой оболочки.

Попадая в воду, способствуют склеиванию и объединению загрязняющих частиц. Соединения становятся более тяжелыми, плотными и начинают увеличиваться в размерах, давая возможность фильтрующим системам уловить их.

Флокулянты могут быть как массового, так и частичного действия. При необходимости провести осаждение только определенной группы веществ, применяется избирательная флокуляция. Востребован метод при необходимости разделить тонкие неорганические взвеси, а также для улучшения эффективности обогащения.

Основные группы

Чтобы процесс флокуляции прошел максимально эффективно, необходимо различать несколько основных групп действующих веществ. Все флокулянты делят по типу их заряда, что и определяет сферу их применения.

1. 
   Анионный тип или положительно заряженный. Данная группа состоит из полимета акрилата натрия, чистого полиакрилата и других активных органических соединений.

   Такие флокулянты притягивают противоположные по заряду загрязнения, формируя прочные водородные связи. Применяются для устранения фосфорных соединений, для ускорения процесса осаждения и нейтрализации неорганических веществ.

2. Катионные флокулянты. Применяются для удаления положительно заряженных остатков органического происхождения. Это происходит за счет образования прочных молекулярных цепочек между анионами загрязняющих частиц и катионами полимера. Применяется для очистки вод промышленного назначения.
3. Неионогенные флокулянты. Являются нейтрально заряженными, поэтому их действие основано на формировании водородных связей. Водород, который входит в состав молекулы полимера, взаимодействует с атомами азота, кислорода или другими органическими составляющими, образуя плотное соединение.

   К длинному полимеру приклеиваются частицы коллоидного раствора. Нейтральные флокулянты имеют меньшую активность по сравнению с катионными и анионными, поэтому применяется для очистки слабозагрязненных вод.

Выбор того или иного флокулянта зависит от химического состава воды, который определяется путем лабораторного исследования.

Возможности использования метода

Флокуляция применяется не только в процессе очистки воды в бассейнах. Этот метод снижения мутности получил широкое распространение в очистке сточных вод, также его применяют на объектах очистки и обеззараживания питьевой воды, на промышленных производствах и не только. Широкое применение флокуляции в бассейнах и на других объектах обусловлено несколькими преимуществами:

• Возможность использоваться с различными системами фильтрации при водоподготовке. Эти реагенты используют с ленточными пресс-фильтрами, центрифугами и другими устройствами для удаления осадка.
• Высокая эффективность. Процесс позволяет убрать даже самые мелкие загрязняющие вещества для восстановления идеальной прозрачности жидкости.
• Увеличение производительности отстойников в системах очистки сточных вод. Добавление реагентов позволяет удалить разнообразные виды загрязнений, в том числе частицы нефтепродуктов и иные вещества, которые трудно убрать иными методами.
• Разнообразие применяемых реагентов. Такие вещества могут быть органическими или неорганическими, наибольше распространение получили флокулянты на основе полиакриламида. Катионные и анионные разновидности дают возможность убирать самые разнообразные виды примесей с высокой эффективностью.