Современная экообстановка такова, что даже забор из скважины не всегда пригоден для питья, не говоря уже о жидкости из близлежащего озера – ее часто нельзя использовать даже для бытовых целей. Хорошо, что есть флокулянты, — это по-настоящему эффективные и актуальные помощники в вопросах водоочистки. Именно потому мы хотим уделить им максимум внимания: рассмотрим их виды, особенности, принципы действия, сферы применения и другие связанные с ними и важные моменты.
Что это за вещества
Как правило, это синтетические (гораздо реже – природные) полимеры – высокомолекулярные соединения. Они вступают в механическую, тепловую или электролитическую реакцию с содержащимися в жидкости мелкими частицами и в ходе взаимодействия превращают эти загрязнения в хлопьевидный рыхлый осадок, который затем сравнительно легко удаляется. После чего все те примеси, что делали среду мутными, без особого труда вылавливаются, и можно осуществлять забор для технических или бытовых нужд.
Очистка воды флокулянтами
Актуально и эффективно для следующих объектов:
- аквапарки различных масштабов;
- бассейны, рукотворные озера и пруды;
- площади нефтеперерабатывающих и химических предприятий;
- хранилища ТЭЦ.
Технологии обработки могут незначительно отличаться в зависимости от конкретного случая, но принцип действия всегда сходный и сводится к отделению твердой фазы от жидкой в ходе реакции (подробнее мы опишем его ниже).
Для максимальной эффективности процесса фильтрации необходимо использовать рассматриваемые вещества только после коагулянтов (которым мы тоже уделим отдельное внимание).
Классификация
С момента своего открытия они всегда были достаточно популярными и активно использовались, поэтому появилось много их разновидностей. Сегодня флокулянты для очистки воды – это реагенты, которые можно разделить сразу по нескольким признакам.
- по происхождению – их состав может быть как органическим, так и нет;
- по методу получения – натуральные (природные) или искусственные (синтетические);
- по агрегатному состоянию – используются в виде порошка, гранул, жидкой эмульсии, геля;
- по типу электрического заряда – анионные, катионные, неионогенные.
Наиболее распространенными и повсеместно известными «естественными» примерами можно считать крахмал, дрожжи, мезгу картофеля, создаваемыми в лабораторных условиях – акриламид со всеми своими производными.
Преимущества использования флокулянтов как метода очистки воды
В числе главных практических достоинств от их применения:
- ускорение выпадения осадка, возвращение жидкости прозрачности;
- удаление крупных фракций загрязнений, продление срока эксплуатации фильтров;
- повышение экономии (при большой производительности) за счет убыстрения процесса обработки потока;
- сохранение pH-уровня и органолептических показателей H2O;
- отсутствие необходимости обустраивать какие-либо еще сооружения для улавливания примесей;
- улучшение эффективности проводимых мероприятий на 25-30%;
- частичное (попутное) устранение вирусов, бактерий, водорослей;
- концентрация растворенных металлов в среде не увеличивается;
- полностью безопасная для здоровья человека и экообстановки технология (при строгом соблюдении расчетных дозировок).
При этом метод вполне работает в тех ситуациях, в которых альтернативные способы либо просто неприменимы, либо не дают нужного результата.
Отличия флокулянтов и коагулянтов
У них одна цель внедрения – очистка воды, – но разница между ними существенная, и она, прежде всего, заключается в механизме действия.
Любой flocculant создает полимерные связи между отдельными частицами загрязнений, что заставляет их укрепляться (менять фазу на твердую) и укрупняться (объединяться), а после, под тяжестью своего веса, оседать на дне и стенках бассейна, откуда их проще убирать.
Тогда как коагулянт дестабилизирует отрицательный заряд примесей, благодаря чему они теряют в движении, начинают сближаться и сцепляться, становясь из мелких, неуловимых ранее фракций крупными, уже не проходящими сквозь сито песчаного фильтра. Та же коллоидная грязь, присутствовавшая в виде взвеси и делавшая жидкость мутной, превращается в хлопья, удалять которые гораздо легче.
Еще одно ключевое отличие – в скорости реакции:
- флокуляция занимает от получаса до часа - это обусловлено отстаиванием, осадку требуется время, чтобы сформироваться и выпасть;
- коагуляция протекает за 2-3 минуты, но при строгом соблюдении определенных условий, то есть при поддержании температуры окружающей среды на уровне 20-25 0С и при тщательном перемешивании и только после хорошего смешивания добавки с жидкостью.
Да, рассматриваемые нами вещества не самые быстродействующие, но они все равно дают результат достаточно оперативно и не так зависят от внешних условий и могут применяться практически при любом климате, в этом и состоит их безусловный плюс и кроется причина их популярности и повсеместного использования.
Принцип действия реагентов-флокулянтов
Все посторонние частицы, плавающие в воде в виде взвеси, окружены пленкой с ионами, обладающими одинаковыми зарядами и поэтому отталкивающимися друг от друга. Для осаждения и более легкого удаления их нужно соединить между собой. С этой целью и добавляют рассматриваемые нами вещества, которые работают в два этапа:
- цепляются к поверхности примесей и адсорбируются ими;
- утяжеляют их и формируют грязевые хлопья, выпадающие в осадок.
Данного эффекта добиваются за счет серьезного молекулярного веса и, главное, особой полимерной структуры. Они разрушают защитную оболочку тяжелых металлов, бактерий и прочих нежелательных элементов, склеивают их, создают между их молекулами связи-«мостики». Так образуются новые соединения, которые уже настолько плотные, что опускаются на дно и стенки естественных бассейнов и искусственных резервуаров, или столь большие по размерам, что не проходят сквозь сито фильтра, а улавливаются и удаляются.
Обратите внимание, действие реагентов может быть не только массовым (общим), но и частичным. Во втором случае есть удобная на практике возможность провести осаждение только каких-то определенных частиц – это актуально, когда требуется разделить взвеси тонкой неорганической природы или повысить результаты обогащения полезных примесей.
Применение
Активнее всего используются флокулянты для очистки сточных вод и жидкостей, циркулирующих в системах снабжения коммунальных предприятий. В химической отрасли с их помощью производят фосфорную кислоту, магний, гидрофосфат кальция, двуокись титана, а также осуществляют электролиз различных солей.
Кроме того, они востребованы в следующих отраслях:
- В целлюлозно-бумажной промышленности – благодаря им повышают качество проклейки и дренажа, обеспечивают замкнутый цикл, улучшают удержание волокон и наполнителей в исходной массе.
- В сельском хозяйстве – они являются важной добавкой систем гидропоники, способствуют нормализации структуры грунта и образованию корки на его поверхности, а также удерживают влагу в почве, снижают туман при принудительном орошении.
- В горно-обогатительной сфере – с ними обрабатывают хвосты флоктации, сгущают концентраты (железа, алюминия, меди, золота и других металлов, вплоть до урана), проводят водооборот, очищают все те же стоки.
- В нефтедобыче – входят в состав полимерных гелей, являются активными веществами редкосшитых систем, стабилизируют гидравлические сопротивления в трубах, регулируют реологические свойства, укрепляют скважины.
В других отраслях они тоже применяются, просто реже и для решения отдельных специфических задач.
Основные производители флокулянтов
Мировыми лидерами по объемам выпуска и известности брендов считаются Япония, США, Франция, Германия, Великобритания, Южная Корея, Финляндия. Компаний и марок достаточно много, поэтому мы рассмотрим топ-тройку, популярную в России.
Besfloc (Бесфлок)
Серия продуктов южнокорейской корпорации Kolon Life Science Inc, представленных эмульсиями, гранулами, порошками, растворами. Главным образом используется для доочистки (после процесса коагуляции), актуальна для нефтехимии, целлюлозно-бумажной, текстильной, горнодобывающей промышленности.
Важные их преимущества:
- экономичный расход – на уровне всего 0,01-0,5 мг/л;
- высокая результативность благодаря существенному молекулярному весу;
- успешно прошли необходимые лабораторные испытания и признаны абсолютно безопасными для здоровья человека.
Zetag (Зетаг)
Швейцарские полимеры, их делает Ciba Specialty Chemicals. Ускоряют образование твердых взвесей из содержащихся в среде органических примесей. С их добавлением нежелательные соединения гораздо быстрее выпадают в осадок, причем в крупнофракционный. Актуальны при подготовке жидкости для коммунальных нужд.
Для правильности течения реакции их нужно постоянно помешивать при введении, но аккуратно, сводя турбулентность к минимуму, чтобы не разрушать предварительно сформированные новые соединения. Использовать приходится 2-10 г/л, что тоже достаточно рациональный показатель.
Praestol (Праестол)
Результат совместного производства, Германии и России, данные вещества выступают катализаторами фильтрации и уплотнения грязевых хлопьев. Параллельно с этим снижают электрическую активность H2O, за счет чего она эффективно дезинфицируется. Сегодня применяются не только в ЖКХ, но и в химической индустрии.
Представлены в виде акриламидовых гранул, которые следует предварительно разбавить водой (не теплее 15-20 0С), добившись концентрации в 0,1%, а после отстоять 60 минут.
Ключевой плюс данных продуктов в том, что они сертифицированы у нас и отвечают абсолютно всем гигиеническим и экологическим правилам и нормам РФ. Именно их рекомендуют использовать в области питьевого снабжения.
Основные группы
Все реагенты делятся на 3 вида, от правильного подбора которых зависит эффективность их воздействия. Поэтому рассмотрим всю тройку.
Анионный флокулянт
Положительно заряженный, представляет собой активное органическое соединение, либо чистого акрилата, либо полиметакрилата натрия, либо близкого им по составу аналога.
Каждый из них работает просто и результативно – следующим образом:
- притягивает примеси, противоположные ему по полюсу;
- соединяет их прочными водородными связями, склеивая и заставляя выпадать в виде хлопьев.
Существует сразу несколько его вариантов, объединенных в общую группу. На их базе разработаны современные продукты, востребованные для ускорения осаждения, нейтрализации неорганики, удаления загрязнения на основе фосфора.
Катионный флокулянт
Отрицательно заряженный, образует мощные молекулярные цепочки между полимером (собой) и нежелательными элементами взвеси. Взаимодействует только с частицами противоположного (положительного) полюса.
Крайне эффективен в вопросах устранения органических остатков. Поэтому активно применяется как в ЖКХ, так и на промышленных предприятиях самых разных масштабов – для фильтрации технических жидкостей.
Неионогенный реагент
Нейтральный, потому формирует водородные «мостики» между собой и примесями, используя свойство H плотно сцепляться с азотом, кислородом и многими другими компонентами, присутствующими в среде. Уже впоследствии к полученной паре будут приклеиваться коллоиды, превращающиеся в хлопья.
Не так эффективен, как предыдущие два варианта, зато более универсален. Востребован в случаях со слабым уровнем загрязнения.
Что такое флокуляция для стоков
Данным термином называют сам процесс очистки воды, основанный на сталкивании и соединении тонкодисперсных и мелкофракционных частиц и преобразовании их в большие по размеру хлопья, легко улавливаемые и удаляемые. Как правило, внедряется в комплексе с другими мерами – отстаиванием и фильтрацией – для максимальной эффективности.
Осуществляется в два этапа:
- Первичная абсорбция – молекула активного вещества крепится к нежелательному элементу, причем сразу несколькими своими сегментами (для надежности).
- Вторичное поглощение – оставшиеся свободными связи реагента находят другие, соседние частицы, сцепляются с ними и образуют плотную структуру – грязевые хлопья.
На практике процесс достаточно прост, протекает быстро и без дальнейшего участия человека – нужно лишь всыпать или влить выбранный продукт в жидкость.
Исходя из этого можно сформулировать еще одно определение того, что такое флокулянт, – это основное действующее вещество процесса, обеспечивающее нормальное течение реакции и ожидаемый результат.
Когда используется для очистки сточных вод
Рассматриваемая технология осаждения взвеси актуальна в следующих случаях:
- При наличии твердых суспендированных частиц в среде – способ позволит укрупнить их, заставить выпасть на дно и стенки хранилища, то есть сделать легкими для удаления.
- При биохимической необходимости в насыщении отстойника кислородом – в ходе работ выделится достаточный объем нужного газа.
- При водоподготовке с применением активного ила – методика станет комбинированной и от этого еще более тщательной.
Также это эффективная начальная мера, предваряющая собой фильтрацию и очистку. Напоминаем, лучше всего, если все эти действия будут предприниматься в комплексе.
Список реагентов для очистки сточных вод
Они бывают:
- Естественные (натуральные) – это крахмал, целлюлоза, а также другие вещества, встречающиеся в природе.
- Искусственные (синтетические) – полиамиды, полиамины, полиакрилы, производные полиэтилена и прочие продукты, которые можно сделать в лабораторных условиях.
Естественно, наиболее эффективные средства, например, жидкие флокулянты для бассейна, представлены именно во второй категории. Современная промышленность в этом смысле на высоте: она дает потребителям продукты, выпущенные во всех возможных состояниях, а том числе и в виде порошков, гранул, гелей. Поэтому сейчас не составляет труда выбрать препарат, наиболее удобный в дозировке и применении.
Выводы
Это актуальные реагенты, особенно востребованные тогда, когда на объекте забора уже есть очистные сооружения, но их производительности недостаточно для обработки нужного объема жидкости. При правильном использовании они обеспечат быстроту и качество фильтрации. И мы так подробно рассматривали флокулянты (что это такое, какие их виды бывают и тому подобное) именно для того, чтобы вы могли определиться с конкретным их типом и понять, что же купить. Но если вы все еще затрудняетесь с выбором, обращайтесь для бесплатной консультации в компанию «Вода Отечества» – мы подскажем, какие продукты подойдут в вашей ситуации, и предоставим их по выгодным ценам.