Коагуляция. Флокуляция. Основная информация

Вместе коагуляция и флокуляция являются методами очистки, которые используют химические элементы, чтобы эффективно «склеить» мелкие частички вместе, так чтобы они осели в воде или прилипли к песку, а также другим гранулам в фильтре сыпучей среды. Многие суспензионные водяные частички имеют отрицательный электрический заряд.

Заряд держит частички порознь, так как они отталкивают своих «сестер». Работа принципа коагуляции заключается в том, чтобы устранить природный заряд частиц, так, чтобы они начали притягиваться и приклеиваться к другим. Соединение частичек между собой, так чтобы они сформировали крупные, способные отсеиванию, образования называется флокуляцией. Эти крупные частички так и называются – флок (флокулят). Химикаты для коагуляции добавляются в сосуд (называемый чан быстрого смешивания или резервуар-смеситель), в котором обычно есть вращающиеся пластиночки. На большинстве обрабатывающих предприятий смесь остается в чане от 10 до 30 секунд, чтобы убедиться, что все смешалось так как надо. Количество коагулята каждый раз разное, потому что оно зависит от ресурса, откуда взята вода.

Одним из самых распространенных коагулятов является сульфат алюминия, который иногда называют фильтровочными квасцами. Сульфат алюминия реагирует с водой и формирует флок из гидроксида алюминия. Коагуляция с элементами алюминия может привести к алюминиевому осадку в уже готовой воде. Нормальный показатель его колеблется от 0.1 до 0.15 мг/л. Теория гласит, что в больших количествах алюминий может быть ядовитым для человека.

Сульфат железа(II) или хлорид железа (III) – вот еще два других распространенных коагулята. Коагулят железа(III) работает с более широким спектром рН, нежели сульфат алюминия, но, к сожалению, он не эффективен с водой из многих источников. Другими плюсами железа (III) являются его низкая стоимость и, в некоторых случаях, более эффективное устранение природных органических составляющих из некоторых видов воды. Коагуляция с соединениями железа обычно оставляет специфический осадок в обработанной жидкости. Это может слегка повлиять на вкус воды, а также привести к появлению коричневых следов на фарфоровом оборудовании. Следы просто являются индикаторами наличия железа и не опасны для людей. Из-за вкуса и этих самых следов, которые приводят к жалобам жильцов, алюминий доминирует в коагуляции.

Также могут использоваться катионные и другие полимеры. Чтобы отличить их от других неорганических коагулянтов, их называют коагулирующим агентом. Длинные цепочки позитивно заряженных полимеров могут укрепить флок и сделать его больше, заставить его быстрее оседать и легче отфильтровываться. Основными преимуществами полимерных коагулянтов и агентов является то, что им не нужно, чтобы вода была щелочной, чтобы начать работать. Кроме того, они производят меньше осадочного мусора, чем другие средства, что уменьшает стоимость операции. Минусами полимеров являются те факты, что они достаточно дорого стоят, могут притуплять действие песчаных фильтров, а доза их должна высчитываться предельно тщательно.

В процессе флокуляции коагулянты используются для дестабилизации частичек. Выбранный коагулянт и сырая вода медленно смешиваются в большом чане, называемом флокуляционным бассейном. В отличие от чана быстрого смешивания, флокуляционные лопаточки вращаются очень медленно, чтобы минимизировать турбулентность. Если в качестве метода очистки выбрано отложение в осадок, принципом работы является позволить максимальному количеству частичек столкнуться с другими частичками, в результате чего получаются максимально большие экземпляры флока. Обычно время пребывания во флокуляцонном бассейне составляет не менее 30 минут, скорость вращения пластинок при этом составляет от 15 до 45 сантиметров в минуту. Скорости меньше указанной вызовут нежелательные отложения в бассейне.

Все больше набирает популярности такой метод удаления флока, как DAF - пневматическая флотация (сокращение от английского dissolved air flotation). Часть очищенной воды, обычно 5-10% от общего количества, обрабатывается и туда под давлением задувается воздух. Эта масса вводится в верхнее отверстие очистительного резервуара, где появляются крошечные воздушные пузырьки, которые прилипают к частичкам и выносят их на поверхность. В результате формируется взвешенный слой осадка, который периодически удаляется с использованием механических скребков. Этот метод очень эффективен при устранении флокулята и уменьшает отложения на фильтрах, но он, к сожалению, не подходит для воды, в которой процент мелкого осадка очень велик.