Коагулянт для бассейна

При выборе коагулянта для очистки сточных вод необходимо проявлять особую внимательность и тщательность. Хотя это вещество и не представляет опасности для здоровья человека, его действие весьма специфично и узконаправлено.

Коагулянты — что это?

В России качество воды, используемой для хозяйственно-бытовых и производственных нужд, регулируется множеством нормативных актов, в числе которых Водный кодекс, санитарные нормы и правила СанПиН, различными постановлениями правительства, а также стандартами ГОСТ и другими важными документами.

Для соблюдения требований, установленных в этих документах, применяются разнообразные методы очистки воды, а также разработки современных технологий и установка специализированного оборудования.

Однако используя многоуровневые фильтры для очистки воды, не всегда можно достичь желаемых результатов. Это связано с тем, что размеры загрязняющих частиц часто крайне малы, и способность фильтров очистить воду до уровня, соответствующего нормативам, может оказаться недостаточной. Дополнительные этапы очистки могут потребовать значительных финансовых вложений, что недоступно многим предприятиям. Кроме того, подобные установки обычно требуют больших производственных площадей для размещения нескольких цепочек фильтрующего оборудования в цехах обработки воды.

В данной статье мы ознакомим вас с коагуляцией — методом очистки воды и сточных вод, позволяющим избавиться от мутности, неприятных запахов и вкусов, а также от органических и частично минеральных загрязнений. Этот подход является менее затратным и служит достойной альтернативой сложному технологическому оборудованию.

Что такое коагуляция?

Коагуляция — это термин, пришедший из латинского языка и означающий свертывание, сгущение и укрупнение.

Коагуляция представляет собой метод, в процессе которого в очищаемую воду добавляются химические реагенты, называемые коагулянтами. Эти вещества способствуют слипанию взвешенных частиц в компактные сгустки (микрохлопья). Увеличенные в размерах хлопья оседают на дно и удаляются в ходе фильтрации.

Уникальность коагулянтов заключается в том, что они имеют положительный заряд, тогда как большинство загрязняющих частиц обладают малым отрицательным зарядом и отталкивают друг друга. При добавлении коагулянта в воду частицы взвесей теряют свой заряд, становятся нейтральными и начинают притягиваться друг к другу, образуя крупные частицы. Увеличение их массы способствует их оседанию на дно в виде хлопьев. В процессе коагуляции размер образованных хлопьев может варьироваться от нескольких микрометров до 3 мм, и их структура, как правило, рыхлая и влажная (до 99%), с плотностью в пределах 1,01–1,03 т/м³.

На скорость слипания частиц влияют их тип, строение, степень концентрации, количество примесей, наличие электролитов и прочих веществ, а также рН очищаемой воды и ее температура.

Увеличение объема хлопьев после добавления коагулянта достигается посредством перемешивания и повышения температуры воды. Процесс коагуляции зависит как от количества и качества реагента, так и от интенсивности перемешивания, соблюдения всех необходимых параметров процесса коагуляции, а также от типа оборудования, используемого для коагуляции и правил его эксплуатации.

Процесс обработки воды методом коагуляции проходит несколько этапов:

• Скрытый период: начинаются процессы формирования зародышей при соединении частиц. Постепенно они увеличиваются и прилипают к различным примесям.
• Рост частиц твердой фазы: в процессе соединения частицы укрупняются и образуют кристаллическую решетку.
• Старение осадка: наблюдается снижение интенсивности образования хлопьев в жидкости.

Методы коагулирования.

• Прерывистое или периодическое коагулирование. В этом методе очищения воды с цветностью чередуются этапы добавления в нее оптимальных или увеличенных доз коагулянта и полное прекращение процесса коагуляции. Такой подход позволяет снизить затраты на коагулянты до 40%.
• Непрерывное дозирование коагулянта.
• Концентрированная коагуляция. Данная методика предполагает ввод всей необходимой дозы коагулянта в первую половину объема очищаемой воды, что ускоряет осаждение. В дальнейшем добавляется вторая часть воды, что увеличивает способность к образованию хлопьев.
• Фракционное (дробное) коагулирование. При этом методе требуется ввести необходимую дозу коагулянта в воду несколькими порциями. Чаще всего сначала добавляют 3/4 от дозы, а оставшуюся часть через несколько минут.

Для коагуляции в свободной среде используются специальные смесители и камеры для формирования хлопьев.

Контактное осветление включает добавление реагента в воду, а затем пропускание раствора через зернистую массу (например, песок). На этот процесс минимально влияет температура, и нет нужды добавлять щелочь в воду.

Метод коагуляции пользуется большой популярностью благодаря высокой скорости обработки жидкости и минимальным дозам реагентов.

Принцип работы коагулянтов

Коагуляция — это метод очистки воды, при котором происходит слияние загрязняющих дисперсных веществ с последующим удалением их механическим способом, то есть используя фильтрацию. Соединение загрязняющих частиц происходит благодаря внедрению коагулирующих реагентов, создающих условия для более простого удаления связанных загрязнителей из очищаемой воды.

С термином coagulatio, который переводится с латинского как «сгущение» или «свертывание», связано понятие коагулянтов, представляющих собой вещества, способные путем химической реакции образовывать нерастворимые или малорастворимые соединения, которые легче и удобнее удалить из состава воды по сравнению с дисперсными компонентами.

Коагулянты относят к группе жидких фильтров — веществ, осуществляющих очистку воды в результате химической реакции.

При внесении коагулянтов в загрязненную воду происходит нейтрализация примесей органического и неорганического происхождения за счет образования гелеобразного осадка, который затем оседает на дно.

Добавление коагулянтов в септические системы способствует ускорению процесса осаждения примесей и повышает степень очистки воды, что позволяет сбрасывать стоки без необходимости использования систем подземной доочистки.

Коагулянты активно применяются на предприятиях химической и пищевой промышленности, где их интеграция в технологические процессы значительно снижает затраты на утилизацию сточных вод.

Кроме использования в очистных сооружениях автономной канализации, коагулянты применяются в быту для очистки воды в декоративных прудах и фонтанах.

Вода, в которую был добавлен коагулянт, не цветет при постоянном освещении, не причиняя вреда окружающей среде и не создавая угрозы для экологического баланса.

Обработка воды с помощью коагулянтов в бассейнах обеспечивает возможность сброса воды на рельеф без использования септиков, главное, вовремя убирать осадок.

Коагулянты также допускается использовать для подготовки питьевой воды и воды для аквариумов, поскольку они нейтрализуют исключительно вредные вещества, не оказывая влияния на полезный состав.

Принцип работы коагулянтов основан на наличии у них положительного заряда, тогда как большинство загрязнений имеют отрицательный заряд. Наличие двух отрицательных зарядов в структуре загрязняющих частиц мешает их соединению, что и приводит к мутности воды.

При добавлении в жидкость небольших доз коагулянта, это вещество начинает притягивать к себе взвеси, находящиеся в ней. В результате intensifies, рассеянный свет в жидкости в определенный момент времени делает ее более мутной, ведь одна молекула коагулянта может с легкостью привлечь к себе несколько молекул грязи.

Коагулянты способствуют образованию устойчивых связей между мелкими частицами загрязнений и микробами, присутствующими в воде.

Притянувшиеся молекулы загрязняющих веществ вступают в реакцию с коагулянтом, в результате которой формируются крупные сложно составные химические соединения, малорастворимые вещества с высокой пористостью начинают оседать на дно в виде белого осадка.

Задача владельца заключается лишь в своевременном удалении осадка, используя один из доступных ему методов фильтрации.

Применение реагентов: за и против

Современное оборудование для нейтрализации примесей в сточных водах не может достичь своей максимальной эффективности без применения химических реагентов.

Современные коагулянты позволяют значительно повысить как интенсивность, так и качество процесса очистки сточных вод. Их высокая стоимость перекрывается набором преимуществ, которые они предоставляют.

Среди неоспоримых достоинств применения синтетических коагулянтов можно выделить:

• высокую эффективность;
• доступность в плане стоимости;
• высокое качество очистки;
• универсальность применения.

Сточные воды представляют собой устойчивую и агрессивную систему, и разрушить ее, сформировав крупные частицы для последующего удаления фильтрацией, помогает процесс коагуляции.

Использование реагентов дает отличные результаты по удалению взвешенных и коллоидных частиц из стоков.

По сути, частицы коагулирующей фазы — это одновременно и центры формирования хлопьев, и их утяжелители.

Тем не менее, осадительный метод с использованием реагентов имеет свои недостатки. К ним можно отнести:

• необходимость строгого соблюдения дозировок;
• образование большого объема вторичных отходов, которые требуют дополнительной фильтрации;
• трудоемкость организации процесса своими силами.

В промышленных масштабах процессы коагуляции используются повсеместно и отлажены для массового производства. Однако для налаживания системы в домашних условиях потребуется закупка специализированного оборудования, стоимость которого может быть довольно высокой.

Многие владельцы находят решение, применяя отдельные бытовые коагулянты, которые предлагаются в небольших контейнерах.

Действующие вещества просто добавляются в жидкость, после чего выпавший осадок очищается с использованием любого доступного фильтра, однако этот процесс требует значительных временных затрат.

В некоторых случаях коагуляция может также происходить прямо в механической фильтрационной системе. Для этого реагент вводят в определенный участок трубопровода с подлежащей очистке жидкостью перед тем, как она подается на фильтр. Таким образом, в фильтрационную систему попадают уже переработанные, преобразованные в хлопья инородные частицы.

Как действуют коагулянты?

Принцип коагуляции заключается в том, чтобы объединить мельчайшие частицы в более крупные сгустки. При добавлении коагулянта в воду коллоиды теряют свой заряд и, в процессе столкновений, уже не отталкиваются, а коагулируются (слепаются). В результате образуются крупные хлопья (комки), которые всплывают на поверхность или оседают на дно резервуара. На стенках чаши также увеличивается налет. После применения реактива необходимо удалить осадок. Верхнюю пленку можно аккуратно убрать сачком, для чистки дна и стенок чаши подойдут водяной пылесос, робот-пылесос, штанга с насадками или другие доступные инструменты.

Преимущества использования коагулянтов заключаются в следующем:

• блокируют быстрое образование хлопьев;
• упрощают процедуру очистки воды и уменьшают ее частоту;
• просты в использовании;
• имеют доступную цену.

Разновидности очистителей с коагулирующим эффектом

Все средства с коагулирующим эффектом можно разделить на органические и неорганические в зависимости от активных веществ в их составе.

К преимуществам органических коагулянтов можно отнести:

• долговременный эффект;
• высокое качество коагуляции, поскольку они уменьшают остаточное содержание солей и тяжелых металлов;
• негативное воздействие на окружающую среду отсутствует при попадании в почву;
• не требуется длительного перемешивания, поскольку растворяются быстро.

Органические коагулянты, как правило, это низкомолекулярные полимеры, например, полиамин, дициандиамидная смола и другие. Для очистки требуется небольшая доза реагента, их применение не изменяет кислотно-щелочной баланс (рН). Применяется в основном для подготовки питьевой воды. Использование в бассейнах нецелесообразно из-за их высокой стоимости.

Для очистки воды в искусственных водоемах применяются неорганические реагенты, которые производятся на основе оксидов, хлоридов и сульфатов алюминия, железа, титана и магния. Наиболее распространенные:

• Сульфат алюминия. Эффективен, прост в использовании и хорошо растворим. Препараты на его основе чувствительны к изменению температуры и уровню рН. Не рекомендуется использование в условиях пониженной температуры (весной и осенью);
• Гидроксохлорид алюминия. Основанные на нем коагулянты отличаются высоким качеством и скоростью очистки. Экономичны, быстро растворяются и сохраняют эффективность даже в условиях низких температур;
• Сульфат железа. Оптимальный выбор по соотношению цена / качество. Препараты на его основе максимально снижают содержание тяжелых металлов, эффективно борются с маслянистыми пятнами, устраняют неприятные запахи. При использовании они быстро формируют плотные хлопья, оседающие на дно резервуара. Эффективность не падает при понижении температуры. Однако пользователи отмечают частичное растворение, и в воде может остаться небольшой процент осадка;
• Диоксид титана. Используемые на его основе препараты обладают сильными бактерицидными свойствами и обеспечивают 100% очистку воды, что делает ее потенциально пригодной для питья. Для искусственного водоема это, впрочем, не актуально, однако стоимость таких препаратов довольно высока.

Коагулянты производятся в различных формах:

• жидкости (концентрированные или готовые растворы);
• порошки;
• таблетки;
• пасты;
• картриджи для фильтров.

Коагулирующие препараты активно применяются в тех случаях, когда требуется сгущение и отделение мельчайших частиц, находящихся в жидкости, например:

• в строительстве — для ускорения схватывания бетона;
• в горнодобывающей промышленности — для обогащения минерального сырья;
• в медицине — для повышения свертываемости крови.

Тем не менее самой значительной сферой их применения остается очистка воды. Эти препараты используются для очистки питьевой воды, осветления сточных вод и очистки промышленных сточных вод.

Виды коагулирующих реагентов

Коагулянты делятся на органические и неорганические.

Преимущества органических коагулянтов заключаются в следующем:

• быстрое действие;
• высокое качество очистки, поскольку остаточное содержание тяжелых металлов и солей остается минимальным;
• долговременный эффект.

Органические средства применяются главным образом для очистки питьевой воды. Использование их для очистки бассейна может обернуться дорогостоящим вариантом. Для этого чаще всего используются неорганические реагенты, среди которых наиболее известные:

• сульфат железа;
• сульфат алюминия;
• гидроксохлорид алюминия;
• диоксид титана.

Сульфат железа представляет собой оптимальный вариант по соотношению цены и качества. Коагулянты на его основе эффективно снижают содержание тяжелых металлов, очищают от маслянистых пятен и устраняют неприятные запахи. Они быстро формируют плотные хлопья, которые оседают на дно, оставаясь эффективными даже при низких температурах. Из недостатков стоит отметить их неполное растворение, в воде может оставаться небольшой процент осадка.

Сульфат алюминия хорошо растворим в воде и зарекомендовал себя как эффективный. Однако средства на его основе чувствительны к уровням pH, и использование их при пониженных температурах (весной, осенью) не рекомендуется.

Реагенты на основе гидроксохлорида алюминия экономичные, быстро растворяются в воде и содержат низкий остаток алюминия. Их можно использовать даже в условиях низких температур.

Наиболее результативны для очистки воды препараты на основе диоксида титана, обладающие значительным бактерицидным действием. После применения реагента на основе этого активного вещества, вода становится пригодной для питья, что не имеет практического значения для бассейнов. Однако цена данных веществ достаточно высокая.

Коагулянты доступны в виде:

• жидкостей;
• порошков;
• таблеток;
• паст;
• картриджей для фильтров.

Коагулянты применяются в различных сферах, где требуется сгущение и осаждение взвешенных частиц, содержащихся в жидкости:

• в строительстве — для ускорения схватывания бетона;
• в горнодобывающей отрасли — с целью обогащения минерального сырья;
• в медицине — для повышения свертываемости крови.

Тем не менее, наиболее широкой областью применения остаётся очистка воды. Эти препараты используются для фильтрации питьевой воды, осветления сточных вод, очистки промышленных сточных вод.

Как правильно применять?

Использовать реагенты для очистки воды в бассейне необходимо строго в соответствии с инструкциями, указанными производителем. Как избыток, так и недостаток реагента могут вызвать противоположный эффект.

Перед началом работы рекомендуется проверить уровень pH (с помощью тестера или лакмусовых бумажек). Оптимальным значением считается 7,5-8. Если этот уровень ниже, необходимо добавить щелочь, а в случае превышения — кислоту. Далее следует произвести дезинфекцию, используя хлорсодержащие таблетки, что поможет предотвратить риск инфекционного заражения.

Процесс очистки с использованием коагулянта проходит несколько ключевых этапов:

• расчет дозировки реагента. Это значение зависит от объема искусственного водоема и степени его загрязненности. Рекомендуемые значения, как правило, указываются производителем в инструкции;
• подготовка раствора и его заливка в резервуар. Жидкие концентрированные очистители и порошковые средства требуют предварительного разведения водой (в соответствии с инструкцией). Подготовленный раствор заливают либо в скиммер, либо непосредственно в воду. Заливать реагент в воду следует только при отключенной системе фильтрации, иначе грязные хлопья могут забить фильтр. Раствор заливается с помощью лейки и равномерно распределяется по поверхности резервуара;
• удаление осадка. Через 10-12 часов хлопья, образовавшиеся на поверхности и на дне, удаляются удобным способом (с помощью сачка, скиммера или водяного пылесоса).

Усилить эффект от действия коагулянтов можно, добавив флокулянты через некоторое время после их введения. Эти реагенты способствуют образованию еще более крупных соединений (флокул), и такие крупные частицы проще отделить от чистой воды механическим способом.

Используя сразу оба эти реагента, помимо усиления эффекта очистки, получают:

• экономное использование коагулянта;
• снижение содержания солей в очищенной воде;
• возможность очистки при более низких температурах.

Влияние на эффективность и интенсивность процесса коагуляции в воде

Для повышения эффективности очистки воды необходимо создать оптимальные условия для интенсификации процесса осаждения гидроксидов алюминия и железа, а также для ускорения протекания коагуляции.

1. Объем и состав коагулянтов. С увеличением доли гидролизующей соли скорость образования хлопьев и их выпадения в осадок (Al(OH)₃ или Fe(OH)₃) увеличивается.
2. Температура и перемешивание раствора. Эти параметры должны находиться в равновесии, так как повышение температуры может повысить вязкость раствора и снизить скорость движения частиц. Оптимальной считается температура 20 — 25°С при интенсивном перемешивании. Колебания температуры должны быть минимальны, лучше всего в пределах ±1°С. В условиях низких температур ускорение коагуляции и укрупнение хлопьев могут быть достигнуты путем увеличения времени перемешивания.
3. Поддержание оптимального уровня рН. Максимальное осаждение гидроксида алюминия происходит при уровне pH 6,0 – 6,5. При этом гуматы удаляются при рН 5,5 — 6,5, когда они переходят в трудорастворимые и хорошо коагулируемые гуминовые кислоты. Соединения железа полностью оседают при значениях рН 6,5 — 7,5. Для каждого источника потребуется экспериментально определить необходимый уровень pH с учетом его состава.
4. При высокой щелочности природной воды применяется подкисление коагулянта с помощью концентрированной серной кислоты.
5. Применение вспомогательных веществ. Предварительное введение окислителей в водный раствор повышает эффективность коагуляции. Хлор и озон оказывают разрушительное воздействие на гидрофильные органические соединения, которые стабилизируют частицы загрязнений, создавая тем самым необходимые условия для коагуляции. Этот эффект особенно существенно проявляется при очистке вод с повышенной цветностью.
6. Введение флокулянтов через 3-5 минут после добавления коагулянтов. Это метод позволяет ускорить агломерацию.
7. Сокращение времени коагуляции возможно при добавлении замутнителей. Частицы размером до 3 мкм значительно ускоряют процесс образования хлопьев до 30-50%. В качестве искусственных замутнителей могут использовать пудру активированного угля или глинистую взвесь.
8. Ускорить процесс формирования хлопьев и сократить расход коагулянта на 25-30% можно путем введения шламов, в качестве которых используются отложения промывной воды фильтров или осадка отстойников. Рекомендуется начинать с введения 5-25% объема промывной воды относительно исходного объема, а затем добавлять коагулянт.
9. Интенсифицировать коагуляцию возможно при воздействии на нее электрическими, магнитными полями, ультразвуком или ионизирующим излучением.

Осветление и коагуляция воды

Процесс подготовки воды — это сложный многоступенчатый процесс, включающий множество методов очистки, основанных на природе загрязнителей. Коагуляция является важной частью процесса водоподготовки. С ее помощью из воды удаляются взвешенные примеси, коллоидные и полимерные соединения, детергенты, которые могут в различных условиях изменять дисперсионную устойчивость, а также бактериальные и другие биологические загрязнения. За счет этого происходит устранение цветности воды, а также дезактивация патогенных микроорганизмов. Для эффективной очистки воды в настоящее время крайне важно использовать специальные комплексные установки с автоматизированными станциями для приготовления и дозирования флокулянтов и коагулянтов (флокуляция и коагуляция воды), которые поддерживают оптимальные параметры для осуществления качественной подготовки воды к питьевому и хозяйственному использованию.

Заявка на подбор оборудования