+7 (495) 508 65 64

Для юридических лиц с 9-00 до 16-00
(почта для заявок: waterhim@mail.ru)

0
Ваша корзина пуста
Товаров в корзине 0 на сумму 0.00 руб. Перейти в корзину Оформить заказ

Ваша корзина

0 ед. - 0.00 руб.
Оформить заказ

Интернет-магазин

Фильтр товаров

Найдено товаров:
Цена (руб.)
...
Производитель
Метка
Главная Полный каталог Очистка стоков

Очистка стоков

Очистка стоков продуктами химической промышленности

Коагуляция и флокуляция, типы и характеристики применяемых материалов.

Преимущества и недостатки (подбор химических соединений), осуществляется на основе следующих критериев:

  • эффективность
  • стоимость
  • надежность поставки
  • характеристики осаждаемости
  • совместимость с другими технологическими процессами
  • экологическая безопасность
  • требования к оборудованию и рабочим ресурсам при хранении, подаче и обращении с материалами.

Рекомендованным ссылочным стандартом, является СНиП, справочник химических реактивов, применяемых в средствах для очистки сточных вод.

Применяемые коагулянты и коагулирующие агенты, классифицирующиеся как неорганические коагулянты и полиэлектролиты. Полиэлектролиты, кроме того, разделяются на:

  • синтетические полимеры
  • органические полимеры и
  • природные органические полимеры.

Неорганические коагулянты

Неорганические коагулянты подразделяются на три основные группы:

  • производные алюминия
  • производные железа
  • растворы извести.

За исключением алюмината натрия, все общеизвестные коагулянты на базе железа и алюминия являются солями кислот, таким образом, с их применением понижается показатель pH обрабатываемой воды. В зависимости от влияния, оказываемого на показатель pH и щелочные свойства (наличие HC0₃⁻, CO₃²⁻ и OH⁻), для компенсации снижения показателя pH при добавлении коагулянта, возможно, потребуется добавление щелочных растворов, таких как известковые или каустические растворы. Это является существенным в силу того, что показатель pH оказывает влияние, как на заряд поверхности частиц, так и на процесс осаждения флокулянта в ходе коагуляции.

Оптимальные уровни pH для образования флокулянта с применением гидроксида железа и алюминия способствуют минимизации растворяющей способности гидроксида (EPA, 1987). При этом оптимальный уровень pH для коагуляции взвешенных твердых частиц не всегда совпадает с уровнем pH, оптимальным для минимизации растворяемости флокулянта гидроксидом.

В таблице 2 приведено несколько общеизвестных неорганических коагулянтов, с их преимуществами и недостатками.

Таблица 2. Преимущества и недостатки различных неорганических коагулянтов

Наименование Преимущества Недостатки
 
Сульфат алюминия (технический сульфат алюминия) Al₁₂(S0₄)₃*18H₂0 Простота в обращении и применении; наиболее широкое применение; образование меньшего количества осадка, чем в случае использования извести; наибольшая эффективность при уровне pH в диапазоне 6.5 - 7.5 Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; повышает ограниченный диапазон показателя pH.
Алюминат натрия Na₂Al₂0₄ Эффективность в жестких водах; потребность, как правило, в небольших дозах Часто применяется с сульфатом алюминия; высокая стоимость; неэффективен в мягких водах
Оксихлорид алюминия (полианионная целлюлоза) Al₁₃(OH)₂₀(SO₄)₂*Cl₁₅ При некоторых способах применения образующийся флокулянт имеет большую плотность, чем в случае использования сульфата алюминия, поэтому оседает быстрее Редкое использование; малое количество данных для сравнения с другими производными алюминия
Сульфат железа Fe₂(S0₄)₃ Эффективность при уровне pH в диапазоне 4-6 и 8.8- 9.2 Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; как правило, требует добавления щелочных средств
Хлорид железа FeCl₃*6H₂0 Эффективность при уровне pH в диапазоне 4 - 11 Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; требует применения в два раза большего количества щелочных средств, чем при использовании сульфата алюминия
Железный купорос FeS0₄*7H₂0 Не так чувствителен к уровню pH, как известь Увеличивает содержание нерастворимых твердых частиц (солей) в воде; как правило, требует добавления щелочных средств
Известь Ca(OH)₂ Широкое применение; исключительная эффективность; не увеличивает уровень солей в частично очищенных сточных водах Зависит от уровня pH в значительной степени; образует большее количество осадка; превышение дозы может привести к ухудшению качества частично очищенных сточных вод


Производные алюминия

К наиболее часто применяемым коагулянтам на основе алюминия относятся сульфат алюминия, алюминат натрия и оксихлорид алюминия.

Сухой технический сульфат алюминия имеет несколько фракций, с минимальным содержанием алюминия 17% (выраженным в процентах % Al₂0₃).

Жидкий сульфат алюминия является раствором с концентрацией приблизительно 49%, или с массовой долей алюминия в виде Al₂0₃ приблизительно 8.3%.

Наиболее эффективная коагуляция с применением сульфата алюминия отмечается при нахождении уровня pH в диапазоне 5.5 - 8.0 единиц; при этом действительная эффективность очистки зависит от концентраций конкурирующих ионов и хелатообразующего агента.

Алюминат натрия

Алюминат натрия, содержащий излишек основания, является альтернативой сульфату алюминия; данный коагулянт также поставляется в сухом и жидком виде. Алюминат натрия обеспечивает мощный источник щелочи на основании растворимого в воде алюминия, который применяется, когда нежелательно добавление ионов сульфата. Иногда данное средство применяется совместно с сульфатом алюминия для регулирования уровня pH.

Оксихлорид алюминия

Оксихлорид алюминия (полианионная целлюлоза), еще одна производная алюминия, является частично гидролизованным раствором хлорида алюминия. Не смотря на то, что в настоящий момент данное средство не получило широкого распространения, было отмечено, что его применение обеспечивает более эффективную и быструю осаждаемость флокулянта, чем при использовании для данной цели сульфата алюминия.

Производные железа

К коагулянтам на основе железа относятся сульфат железа, хлорид железа и железный купорос.

По сравнению с сульфатами на основе производных алюминия, коагулянты на основе железа могут успешно применяться в более обширном диапазоне уровней pH, от 5.0 до 11.0 единиц.

Следует отметить, что при использовании соединений двухвалентного железа раствор, как правило, подвергается хлорированию перед подачей в емкость, в которой протекает процесс коагуляции. Поскольку в ходе данной реакции образуется, как хлорид, так и сульфат железа, хлорированный железный купорос имеет такое же поле применения, как и другие коагулянты на основе железа. Поскольку применение железного купороса более предпочтительно в устройствах подачи, чем применение коагулянтов на основе сульфата железа, иногда отдается предпочтение использованию хлорированного купороса.

Флокулянт на базе гидрохлорида железа тяжелее флокулянта на базе сульфата алюминия, и поэтому осаждение с его применением происходит быстрее.

Известь

Несмотря на то, что известь применяется для первоначального контроля уровня pH или химического осаждения, она также широко используется в качестве вспомогательного коагулянта.

Полиэлектролиты

Полиэлектролиты представляют собой водные растворы органических полимеров, которые используются, как в качестве исходных коагулянтов, так и в качестве коагулирующих агентов. В общем случае, полиэлектролиты имеют следующую классификацию:

  • Анионные - ионизация в растворе для образования вакансий с отрицательным зарядом, наряду с образованием молекул полимера.
  • Катионные - ионизация для образования вакансий с положительным зарядом.
  • Неионные - чрезвычайно слабая ионизация.
    Первичные полиэлектролитные коагулянты являются катионными, содержащими материалы с относительно низкой молекулярной массой (как правило, менее 500,000). Плотность катионного заряда (имеющиеся положительно заряженные вакансии) чрезвычайно высока.

Коагулирующие агенты, являющиеся полиэлектролитами, могут иметь анионный, катионный или околонейтральный заряд. Их молекулярная масса сравнительно высокая (в диапазоне до 20,000,000 единиц). Их первоначальное действие осуществляется через связи между частицами.

Эффективность первичных полиэлектролитных коагулянтов в значительной степени напрямую зависит от природы и количества замутняющих частиц, которые подвергаются коагуляции, а также от возможности создания турбулентных условий (смешивание) в ходе процесса коагуляции.

Сравнение полиэлектролитов и неорганических коагулянтов

Не смотря на то, что их отдельное применение не практикуется, полиэлектролиты обладают несколькими преимуществами над неорганическими коагулянтами. Эти преимущества заключаются в следующем:

Во время осветления жидкости имеется возможность снижения уровня образующегося осадка на 50 -90%.
Образующийся осадок лучше поддается обезвоживанию и содержит меньше воды.
Полимерные коагулянты не влияют на уровень pH. Таким образом, потребность в щелочных химикатах, таких как известь, каустик или кальцинированная сода снижается или исключается.
Полимерные коагулянты не увеличивают концентрации общего количества растворённых веществ.
Игнорирование использования коагулянта может привести к переходу солей железа или сульфата алюминия в виде примесей в следующую стадию цикла. Данная проблема частично или полностью устраняется при использовании полимерных коагулянтов.

Флокулянты (коагулирующие агенты)

Процесс коагуляции часто усовершенствуется за счет применения коагулирующих агентов (или флокулянтов). В некоторых случаях для получения большего размера хлопьев флокулянта и скорейшего осаждения добавляется первичный коагулянт. Тем не менее, в некоторых водах даже большая доза первичного коагулянта не приводит к получению хлопьев флокулянта требуемого размера. В таких случаях для ускорения реакций после первичного коагулянта может добавляться дополнительный полимерный коагулянт, способствующий образованию более плотного флокулянта, и, таким образом, уменьшающий количественную потребность в первичном коагулянте.

За счет связующих свойств полимера происходит быстрая агломерация мелких частиц флокулянта в более крупные частицы с более высокой степенью объединения, которые быстро оседают. Коагулирующие агенты также способствуют улучшению качества процесса коагуляции в более широком диапазоне показателей уровня pH.

В общем случае, наиболее эффективные типы коагулирующих агентов представляют собой полиакриламиды со слабой анионной активностью, которые обладают в чрезвычайной степени высокой молекулярной массой. В некоторых очистных системах эффективность обеспечивается при использовании неионных или анионных полиэлектролитов.

Ниже представлены два типа коагулирующих агентов: синтетический органический и природный органический.

Синтетические органические флокулянты

Синтетические органические полимеры наиболее часто применяются в качестве коагулирующих агентов для коагуляции/флокуляции осадка тяжелых металлов. Это объясняется тем, что процесс выпадения металлов в осадок, как правило, сопровождается образованием легкого позитивного электростатического заряда в результате разделения плотности заряда. В анионном полиэлектролите отмечается наличие вакансий с отрицательным зарядом, которые привлекают к себе и поглощают осадок, имеющий легкий положительный заряд .

Синтетические органические полиэлектролиты поставляются на рынок в форме:

  • сухого порошка
  • гранул
  • окатышей
  • водных растворов
  • водорастворимых гелей 
  • масляной водной суспензии.

В общем случае жидкостные системы являются наиболее предпочтительными из-за меньшей потребности в необходимом пространстве, пониженных требованиях к рабочему персоналу и меньшей вероятности в протекании побочных реакций из-за разбавления концентрата в автоматической системе дозирования. Как правило, для очистки промышленных сточных вод, содержащих примеси металлов, необходима дозировка в диапазоне 0.5 - 2.0 мг/л. Полиэлектролиты имеют наибольшую эффективность в щелочной среде с промежуточным уровнем рН; в среде с уровнем pH ниже 4.5 единиц их эффективность утрачивается.

Природные органические флокулянты

Коагулирующие агенты, произведенные из натуральных материалов, содержат:

  • крахмал
  • производные крахмала
  • белки и танины.

Наиболее часто, из приведенных агентов, используются агенты на основе крахмала. Цена за килограмм этих природных продуктов сравнительно низка. Тем не менее, их дозировка при протекании процесса сравнительно высокая.
Кроме всего прочего, в силу того, что в состав натуральных продуктов входит множество веществ, они наиболее часто подвергаются повреждению микроорганизмами во время хранения.