Коагулянты в очистке воды¶

Коагулянты в очистке воды — химические реагенты, которые вводят в воду для укрупнения мелких взвешенных частиц и коллоидных примесей с целью их последующего осаждения или фильтрации. Относятся к реагентам первичной стадии физико-химической очистки и применяются на водопроводных станциях, в промышленной водоподготовке и при обработке сточных вод.

¶Принцип действия

Большинство загрязнений природной воды — глинистые минералы, органические вещества, микроорганизмы — находится в виде коллоидных частиц размером 10⁻⁹–10⁻⁶ м. Такие частицы несут одноимённый электрический заряд (обычно отрицательный) и взаимно отталкиваются, поэтому не слипаются и не оседают. Коагулянт, растворяясь в воде, образует многозарядные катионы, которые нейтрализуют поверхностный заряд частиц. После снятия электростатического барьера частицы сближаются под действием сил Ван-дер-Ваальса и объединяются в хлопья — этот процесс называют коагуляцией. Дальнейшее укрупнение хлопьев за счёт механического перемешивания и связывания в пространственные структуры называется флокуляцией; для её усиления добавляют флокулянты (полиакриламид и др.).

¶Основные виды реагентов

• Соли алюминия — сульфат алюминия Al₂(SO₄)₃·18H₂O (наиболее распространён), оксихлорид алюминия, алюминат натрия. Работают в диапазоне pH 5,5–7,5.
• Соли железа — сульфат железа(II), хлорид железа(III), хлорное железо. Эффективны в более широком интервале pH (4–10), дают плотные быстрооседающие хлопья, но требуют контроля остаточного железа.
• Смешанные и полимерные реагенты — алюможелезные коагулянты, высокоосновные оксихлориды алюминия, неорганические полимеры.
• Известь — используется как подщелачивающий реагент для корректировки pH и одновременно как осадитель жёсткости.

¶Технологическая схема

Типовая последовательность: дозирование реагента → быстрое смешение (1–2 мин) → медленное перемешивание в камере хлопьеобразования (15–30 мин) → отстаивание в отстойниках или осветлителях → фильтрация. Дозу коагулянта подбирают экспериментально пробным коагулированием, поскольку она зависит от мутности, цветности, щёлочности и температуры воды. Ориентировочно для мутных вод она составляет 5–50 мг/л по оксиду алюминия, для цветных вод — до 100 мг/л и более.

¶Факторы эффективности

¶Применение и ограничения

Помимо питьевого водоснабжения, коагулянты используются при очистке сточных вод гальванических, целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих производств, при обезвоживании осадков, в технологии осветления оборотной воды. Ограничения связаны с образованием больших объёмов осадка (шлама), необходимостью его утилизации, остаточными концентрациями алюминия или железа в очищенной воде, а также с зависимостью от pH и температуры. Для снижения расхода реагентов применяют предварительное подкисление или подщелачивание, окисление (озонирование, перманганатное окисление) и комбинирование с флокулянтами.

¶Нормативное регулирование

Качество реагентов, допущенных к применению в хозяйственно-питьевом водоснабжении, регламентируется санитарными нормами: для сульфата алюминия нормируется содержание основного вещества и примесей тяжёлых металлов, для очищенной воды — остаточные концентрации алюминия (не более 0,2 мг/л) и железа (не более 0,3 мг/л). В России требования к реагентам устанавливаются государственными стандартами и санитарно-эпидемиологическими правилами.