Чем отличается коагулянт от флокулянта для очистки воды

Виды

Иногда вместо традиционной схемы проведения коагуляции путем введения в воду коагулирующих реагентов применяют другие модификации этой технологии.

Электрокоагуляция

Вещество, способствующее слипанию частиц, может быть получено электролизом. Технология пропускания электротока через загрязненную воду, называется электрокоагуляцией (гальванокоагуляцией).

Способ часто применяется на машиностроительных и металлообрабатывающих заводах для очистки стоков гальванического производства (в основном для извлечения из хромсодержащих вод ионов хрома).

Кроме того, электрокоагуляция применяется для извлечения из СВ:

• масляных;
• жировых;
• нефтяных;
• хроматных;
• фосфатных примесей.

Для коагуляции используются аноды из алюминия или железа. Во время окисления электроды начинают выделять в водную среду заряженные ионы, что приводит к дестабилизации частиц. В раствор переходят катионы металлов, которые вступают в реакцию с водой и образуют гидроксиды, способные вызвать агрегирование.

Электрокоагуляция и гальванокоагуляция различаются способом растворения железа. В первом методе железо растворяется электрохимически – при наложении на стальные аноды потенциала от внешнего источника питания. Во втором железо растворяется гальванохимически – за счет разности потенциалов, возникающей при контакте железа с медью (коксом).

Электрокоагуляция – прямой процесс, легко контролируемый и регулируемый дистанционно. Отсутствие химических добавок приводит к образованию меньших объемов шлама (ила), который обычно безвреден, поддается быстрому обезвоживанию, требует меньших затрат для обработки и утилизации.

Другие преимущества электролитической технологии:

• компактность установки;
• не требуется приготовление рабочих растворов.

Ограничения в применении электрокоагуляции вызваны большими эксплуатационными расходами, связанными со значительным потреблением электроэнергии и частой заменой легко поддающихся коррозии металлических электродов. Кроме того, система может периодически требовать добавления кислот для регулирования pH.

Флокуляция

Иногда слипание частиц загрязнений идет недостаточно быстро и качественно, поэтому прибегают к флокуляции – разновидности коагуляции, которая отличается от «стандартной» только добавляемым в СВ реагентом.

Реагенты-флокуляторы помогают расширить границы оптимальных значений рН и температуры среды.

Кроме того, флокулирующие вещества:

• увеличивают плотность и прочность хлопьев;
• улучшают отделение осадка;
• снижают расход коагулянтов;
• повышают пропускную способность и надежность эксплуатации очистных установок.

Виды флокулирующих добавок:

• крахмалы;
• порошки из водорослей;
• мезга картофеля;
• жмых;
• синтетические вещества, например, полиакриламиды;
• активные формы кремниевой кислоты.

Флокулянты применяются одновременно с коагулянтами или самостоятельно.

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.

Главные критерии оценки

Этих критериев два, и они визуальные:

• мутность (при преобладании взвешенных, коллоидных веществ);
• цветность (при наличии большого количества растворенных частиц, придающих окраску сточным водам).

Эффективность выбранной продукции определяется в соответствии с минимальным временем всплывания хлопьев или осаждения и качеством очистки воды. После отстаивания образовавшегося осадка в течение получаса визуально оценивают эффект воздействия флокулянтов.

Квалифицированные производители реагентов для очистки воды выполняют испытания на специальных установках, позволяющих одновременно тестировать разные препараты в одинаковых условиях. Для анализа использования продуктов путем пробной коагуляции применяются стаканы или лабораторные мерные цилиндры емкостью 0,5 до 2 л. Это обеспечивает повышение точности и снижение времени подбора флокулянта.

Антиагрегантные препараты

Антитромбоцитарные препараты останавливают активность или производство тромбоцитов. Такие лекарства используются для профилактики инфарктов и инсультов. Дополнительные показания к применению этой группы препаратов включают поддержание проходимости пересаженных сосудов и улучшение кровоснабжения конечностей при лечении атеросклеротических поражений. 

В группу антиагрегантов, разрешенных в Европе, входят:

• Тиклопидин. Препарат, выпускаемый в форме таблеток. Препарат показан для снижения риска ишемического инсульта, для профилактики ишемических состояний, особенно коронарных сосудов, а также при нарушениях кровоснабжения конечностей, вызванных атеросклерозом. Максимальный эффект наступает через 3-7 дней после начала использования. Основные побочные эффекты – нарушения пищеварительной системы и изменение картины крови.
• Клопидогрель. Этот препарат оказывает аналогичное, но более сильное действие, чем тиклопидин. Клопидогрель более эффективный, более быстрый и с меньшим количеством побочных эффектов, чем тиклопидин. Это лекарство в таблетках, которое обычно принимают один раз в день.
• Прасугрел. Самый современный препарат этой группы. Фармакологическое действие проявляет активный метаболит этого вещества. Этот препарат действует лучше и быстрее, чем клопидогрель. Он используется у людей с острым коронарным синдромом для предотвращения сердечно-сосудистых заболеваний. Препарат может вызвать носовое и желудочно-кишечное кровотечение, что может привести к анемии.
• Тикагрелор. В отличие от тиклопидина и прасугреля, является активным веществом и не требует метаболических превращений для достижения желаемого эффекта. Он используется в сочетании с ацетилсалициловой кислотой для предотвращения сердечно-сосудистых заболеваний у людей с коронарным синдромом. Побочные эффекты помимо кровотечения: потенциальная одышка и повышение уровня креатина и мочевой кислоты в крови.

Что это такое?

Коагулянты (коагулирующие агенты) – вещества, вызывающие свертывание, сгущение, слипание, вредных частиц и примесей в жидкости. В свою очередь, коагулирование воды – процесс ее обесцвечивания и осветления химическими реактивами — коагулянтами, которые взаимодействуя в воде с гидролатами и растворимыми примесями, активируют процессы осаждения (образование осадка).

Если говорить простыми словами, то при добавлении коагулянтов в воду запускается процесс укрупнения. Примеси, частицы, плавающие в воде и создающие муть, начинают объединяться в крупные, видимые скопления.

Это происходит до тех пор, пока они не достигнуть размера хлопьев, чтобы осесть. Частицы взвеси в жидкой среде могут быть настолько микроскопическими, что любая, даже самая дорогостоящая многоуровневая система фильтрации не справится с ними.В ряде случаев приходится повышать расходы на очищение, но это никому не выгодно. Например, человек на даче имеет бассейн. Время от времени воду в нем необходимо очищать. Владелец сооружения не хочет тратиться на специальное дорогостоящее оборудование, но стандартная фильтрующая система с загрязнениями не справляется. Помочь простому бюджетному фильтру могут представители современной химии – коагулянты.

Рассмотрим детально принцип их действия:

• в воду, загрязненную мелкими коллоидными частицами, которые пропускает фильтр, вводится реагент;

• свойства частиц начинают изменяться;
• утрачивается их заряд, с помощью которого они могли отталкиваться друг от друга в жидкости под действием сил электростатического взаимодействия;
• взвесь начинается слипаться, образуя крупные комки;
• активируется действие сил притяжения – частицы начинают сближаться.

Важно! Реагенты не изменяют химический состав воды. Они нужны для того, чтобы сделать частицы крупными для задержания фильтром

Чаще всего представленные особые вещества применяют для очищения:

• питьевой воды;
• промышленных и бытовых сточных вод;
• водных аттракционов, бассейнов.

Воду, предназначенную для дальнейшего употребления, перед и после обработки коагулянтами необходимо сдать на расширенный химический анализ. Это поможет точно рассчитать дозу вещества.

Принцип работы коагулянтов

Коагуляция – метод очистки воды путем сцепления загрязняющих дисперсных веществ для последующего удаления механическим методом, фильтрацией. Объединение загрязняющих частиц происходит благодаря введению коагулирующих реагентов, создающих условия для простейшего устранения связанных загрязнителей из очищаемой воды.

Термин «coagulatio» в переводе с латинского обозначает «сгущение» или «свертывание». Сами коагулянты представляют собой вещества, способные за счет химической реакции создавать нерастворимые и малорастворимые соединения, которые проще и легче вывести из состава воды, чем дисперсные компоненты.

Галерея изображений
Фото из
Коагулянты относятся к группе жидких фильтров — веществ, способных очищать воду в ходе химической реакции

При внесении коагулянов в подлежащую обработке грязную воду примеси органического и неорганического происхождения нейтрализуются посредством образования гелеобразного осадка и выпадения на дно

Внесение коагулянтов в септические системы позволяет ускорить процесс осаждения примесей, повышает степень очистки воды, благодаря чему стоки можно сбрасывать без применения систем подземной доочистки

Активное применение коагулянты нашли на предприятиях химической и пищевой промышленности, где их внедрение в технологическую цепочку существенно сокращает расходы по утилизации стоков

Кроме внесения в очистные сооружения независимой канализации коагулянты в быту служат для очистки воды в декоративных прудах и фонтанах

Вода с внесенным коагулянтом не цветет при постоянном освещении, при этом не наносит ущерба окрущающей среде и создает угроз экологической обстановке

Обработка воды коагулянтом в бассейне гарантирует возможность сброса воды на рельеф без использования септика. Главное, вовремя убрать осадок

Коагулянты допускается применять для подготовки питьевой воды и воды для наполнения аквариумов, т.к. они нейтрализуют только вредные вещества, не влияют на полезный состав

Вещества для химической фильтрации

Принцип действия коагулянтов по очистке воды

Использование в независимых очистных сооружениях

Использование на промышленных предприятиях

Сфера применения в бытовых условиях

Предупреждение цветения воды

Приготовление раствора для бассейна

Очистка воды для аквариумов

Принцип работы веществ построен на том, что их молекулярная форма имеет положительный заряд, в то время как большинство загрязнений – отрицательный. Присутствие двух отрицательных зарядов в строении атомов грязных частиц не позволяет им соединяться вместе. По этой причине грязная вода всегда приобретает мутность.

В момент внесения в жидкость небольшой порции коагулянта вещество начинает подтягивать к себе присутствующие в ней взвеси. Как результат: с увеличением интенсивности рассеиваемого света жидкость на короткий промежуток времени становится более мутной. Ведь одна молекула коагулянта с легкостью может притянуть к себе несколько молекул грязи.

Коагулянты провоцируют образование устойчивых связей между мелкими частицами загрязнений и присутствующих в воде микробов

Притянувшиеся молекулы грязи начинают вступать с коагулянтом в реакцию, вследствие которой объединяются в большие сложно-составные химические соединения. Малорастворимые высокопористые вещества постепенно оседают на дно в виде белого осадка.

Задача хозяина состоит лишь в том, чтобы вовремя убирать осадок, применяя любой из доступных ему типов фильтрации.

Молекулы, притягивающиеся друг к другу, образуют крупные частицы, которые за счет своего увеличившегося веса оседают, а затем выводятся путем фильтрации

Об эффективности действия препарата можно судить по образованию на дне осадка в виде белых хлопьевидных образований – флокул. Благодаря этому термин «флокуляция» нередко используют в качестве синонима понятия «коагуляция».

Образующиеся хлопья, размер которых может достигать от 0,5 до 3,0 мм, имеют большую поверхность, обладающую высокой сорбцией осаждаемых веществ

Как ухаживать дальше?

Уход за эйхорнией состоит из поддержания комфортных условий. Это позволит всегда иметь красивые, здоровые растения.

Водяному гиацинту нужны такие условия:

1. Высокая температура воды – начиная с + 25 градусов.
2. Нормы кислотности (pH) – 6 – 6,8, а показатель жесткости – не меньше 6.
3. Интенсивное освещение на протяжении 12 часов подряд. Дальнейшую подсветку проводить не рекомендуется. Это активизирует рост зеленой массы.
4. В неподвижной воде быстро появляется плесень и распространяется гнилостный запах. Чтобы избежать этой неприятной ситуации необходимо установить приборы для очистки воды и насыщения ее кислородом.
5. В качестве подкормок можно использовать удобрения как для аквариумных, так и комнатных растений. Питательные вещества добавляют круглогодично, без оглядки на сезон.
6. Эйхорния разрастается очень агрессивно и стремительно. Застилая всю поверхность воды, она не дает кислороду и свету свободно проникать вглубь. Время от времени нужно избавляться от разросшихся экземпляров.
7. Места для произрастания культуры должно быть довольно много. В тесноте растения для водоемов быстро погибнут.

Многие интересуются, нужна ли обрезка эйхорнии. Ответ на этот вопрос однозначный – да. Причем место обитания роли не играет. Эту процедуру проводят и в открытом водоеме, и в комнатном аквариуме (особенно если в нем живут рыбки).

Когда появляются разросшиеся в большом количестве горизонтальные побеги, от них можно избавляться. Летом черешки возле листьев часто отмирают. Это нормальное явление. В этом случае обрезка вернет растению прежнюю декоративность.

Показания к приему антикоагулянтов

Антикоагулянты в основном используются при таких заболеваниях, как:

• венозный тромбоз;
• артериальный тромбоз;
• легочная эмболия;
• стойкая фибрилляция предсердий;
• состояние после имплантации искусственных клапанов сердца.

Препараты свертывания крови следует принимать регулярно. Если пациент забыл принять дозу, нельзя принимать двойную дозу на следующий день.

Антикоагулянты, отпускаемые без рецепта:

• ацетилсалициловая кислота;
• гепарин.

Рецептурные препараты для свертывания крови:

Антиагрегантные препараты:

• лекарства, блокирующие рецепторы тромбоцитов;
• лекарства, подавляющие выработку тромбоцитов;
• препараты, подавляющие активность тромбина;
• ингибиторы фактора свертывания Ха;
• активный протеин C.;
• антагонисты витамина К.

Виды флокулянтов

По составу их можно разделить на две большие группы – органическую и неорганическую. В основном, используют органические, из неорганических – только кремниевую кислоту. 

По происхождению органические делятся на природные и синтетические. Последние токсичнее, но дешевле.

По наличию заряда природные и синтетические реагенты бывают ионные и неионные. У неионных флокулянтов нет заряда, и они подходят для очистки воды с незаряженными частицами. Реагенты с электрическим зарядом – ионные – взаимодействуют с заряженными частицами. 

По знаку заряда ионный флокулянт может быть:

• Анионный – отрицательно заряженный. Взаимодействует с неорганическими соединениями. 

• Катионный – положительно заряженный. Подходит для очистки воды от органических взвесей. 

• Амфотерный – проявляющий катионные, анионные или нейтральные свойства в зависимости от рН жидкости: в кислотной среде ведёт себя как катионный, в щелочной – как анионный, в равновесной – как неионный.

Пример органического флокулянта природного происхождения – раствор Биомикрогели BMG-C2, полученный из переработанного растительного сырья

По форме выпуска флокулянты бывают в виде гранул, порошка, пасты, геля или раствора.

Биомикрогели выпускают флокулянт BMG–X2 в виде порошка в мешке и BMG–C200.5 в виде раствора в канистре, бочке или IBC–контейнере

За и против применения данного метода

Эффективность большинства современного оборудования для ликвидации вредных веществ и примесей из воды оставляет желать лучшего. Максимального уровня очищения можно достичь, комбинируя работу фильтров с действием реагентов.

Среди неоспоримых преимуществ коагулянтов потребители выделяют:

• высокую эффективность;
• демократичную стоимость;
• качество очищения;
• возможность проделывать процедуру в любых условиях.

Самой устойчивой и агрессивной средой отличаются сточные воды. Только коагуляции под силу разрушительно воздействовать на плотную систему загрязнений, разрушить ее, способствовать формированию крупных частиц для последующего их выведения с помощью фильтрации.

Осадительная методика с использованием реагентов не лишена недостатков:

• необходимость строгого расчета дозы;
• потребность в дополнительной фильтрации из-за образования большого количества вторичных отходов;
• сложности в проведении процедуры самостоятельно.

На промышленных предприятиях коагуляцию используют повсеместно. Чтобы наладить систему в домашних условиях, необходимо приобрести специальное оборудование фильтрации.

Совет: решить проблему очищения питьевой воды помогут коагулянты бытового типа, которые реализуются в специализированных торговых точках в емкостях с малым объемом.

Описание очистки способом коагуляции

Укрупнение частиц в результате слипания – прогрессирующий процесс, который активизируется во время перемешивания, теплового движения, направленного перемещения во внешнем силовом поле водной массы. За счет слипания в дисперсионной среде общее число частиц уменьшается.

Во время коагуляционной обработки стоков коллоидные и мелкодисперсные частицы начинают контактировать с агрегатами, образующимися при введении коагулянтов. Агрегаты из отдельных частиц формируются под влиянием сил межмолекулярного взаимодействия.

Если объединяются однородные фракции, идет процесс гомокоагуляции. При слипании разнородных элементов происходит гетерокоагуляция – основной вид коагуляции.

Коллоидные частицы – совокупность молекул вещества, присутствующего в сточной жидкости в диспергированном состоянии. При перемещении коллоиды, чья поверхность имеет значительную удельную площадь, прочно удерживают водный слой. При адсорбции ионов преимущественно одного электрического заряда происходит явное понижение свободной поверхностной энергии коллоидных частиц.

Адсорбционный слой могут составлять и противоположно заряженные ионы. Чем выше валентность иона коагулянта, несущего заряд, противоположный знаку заряда загрязняющей частицы, тем более заметен коагулирующий эффект.

Электрические заряды одного знака способствуют взаимному отталкиванию частиц в жидкой фазе. При этом между ними сохраняется связь – продолжают действовать молекулярные силы взаимного притяжения, максимально проявляясь на небольшом расстоянии. Если искусственно снизить электрический заряд, уменьшится и сила отталкивания частиц, что в результате приведет к их слипанию.

При коагуляции солями алюминия и железа коагулирующее действие наступает вследствие гидролиза, при котором образуются гидроксиды этих металлов. Малорастворимые соединения сорбируют на поверхности хлопьев взвешенные, мелкодисперсные и коллоидные вещества.

Если гидродинамическая обстановка благоприятна, плотные и тяжелые хлопья начинают осаждаться, образуя слой осадка на дне отстойника. По мере увеличения концентрации электролита скорость коагуляции возрастает.

Взвешенные вещества оседают с разной скоростью, которая зависит от:

• формы;
• размеров;
• плотности;
• шероховатости поверхности частиц,

а также от температуры воды.

Сначала процесс очистки взвеси протекает с наибольшей эффективностью, затем, после осаждения самых плотных частиц, замедляется.

Побочные продукты гидролиза (серная и соляная кислоты) нейтрализуются щелочью, например, известью. Но процесс нейтрализации кислот может происходить сам собой, без введения реагента – за счет резерва щелочи самих СВ.

В «списке» оборудования типичной системы коагуляционной очистки стоков:

• отстойник;
• растворный бак;
• камера хлопьеобразования;
• насос-дозатор;
• лопастная мешалка;
• циркуляционный насос;
• насос подачи воды в отстойник;
• задвижки с электроприводом.

Флокулянты для очистки сточных вод: виды, принцип работы и эффективность применения

Качественное осветление стоков гарантирует полную безопасность для окружающей среды при их сбросе в водоемы. Процесс обработки нечистот протекает в несколько этапов.

Одним из них является использование флокулянтов для очистки сточных вод. Благодаря химической реакции все микро- и макровзвеси в составе нечистот приобретают более крупные размеры.

Это позволяет удалять их в дальнейшем механическим способом.

Определение и предназначение

Флокулянтами называют химические реагенты, которые способствуют очистке бытовых и промышленных сточных вод от примесей. В результате реакции все сторонние вещества, пребывающие в грязной жидкости, формируются в хлопья. Флокуляцию используют как вторичный этап очистки после коагуляции. Основное назначение реагентов:

• предварительная очистка воды из водоемов перед её подачей в городские коммуникации;
• осветление промышленных стоков от молокозаводов, предприятий химической/фармацевтической промышленности и др.;
• очистка бытовых сточных вод.

Флокуляция является и неотъемлемой частью таких процессов, как производство лекарств, обогащение, переработка нефтепродуктов.

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.

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.

Эффективность химического метода

Флокуляция как способ очистки сточных вод позволяет с высокой эффективностью справляться с большими объемами загрязненных жидкостей. При этом можно смело говорить о высокой интенсивности процесса осветления с минимальными затратами. В результате использования флокулянтов удается добиться таких результатов:

• очистить максимально загрязненные бытовые/промышленные стоки;
• серьезно ускорить процесс осаждения примесей в жидкости;
• предупредить возможное попадание загрязнений в воду на следующих этапах очистки;
• отказаться от дополнительных затрат на усиление производительности очистной станции;
• увеличить срок службы механических фильтров на ЛОС;
• снизить расходы на капитальное осветление стоков.

Обо всех эффектах от использования флокулянтов можно говорить только при условии применения метода в комплексе, после этапа коагуляции. Как правило, сами по себе реагенты не очищают воду полноценно, метод не работает.

Особенно актуально включение процесса флокуляции в систему очистки стоков в том случае, если станция в скором времени будет получать большие объемы загрязненных вод. Здесь без основательной модернизации ЛОС и существенных финансовых вложений удастся сохранить производительность очистной станции. По факту придется потратиться только на закупку порошка-флокулянта.

Использование приведенного метода в быту неактуально, поскольку процесс сложный и неоправданный для малого объема загрязненной воды.

Принцип работы препаратов для очистки искусственных водоемов

Коагулянты отличаются возможностью объединения микроскопических элементов различных загрязнителей, частиц биологического вида, тяжелых металлов или других мусорных отходов в объемную желеобразную консистенцию, преобразующуюся впоследствии в хлопья. Просачивающаяся сквозь систему фильтрации взвесь станет удерживаться сеткой, переставая осуществлять циркуляцию в водной среде бассейна. Верхнюю пленку при обработке коагулянтами снимают сачком, а дно и загрязненные поверхности дополнительно нуждаются в очистке. Использование таких реагентов для обработки водной среды в искусственных водоемах предоставляет возможность содержать бассейн в надлежащем состоянии, согласно гигиенических и технических нормативов.