6.1.1. Коагулянты и вещества, способствующие коагуляции

В настоящее время наиболее распространенными коагулянтами являются сернокислый алюминий, алюмокалиевые квасцы, алюминат натрия, сернокислое и хлорное железо. В мировой практике также используют высокоосновный 5/6-гидрооксохлорид алюминия и хлорид алюминия. Сфера применения коагулянта определяется составом сточной воды, его свойствами, стоимостью, способностью удалять те или иные группы загрязнений, а также требованиями, предъявляемыми к устройствам для приготовления и дозирования растворов реагентов.

Сернистый алюминий во многих случаях по эффективности удаления загрязнений превосходит соли железа. Он более эффективен, чем алюминат натрия. Существенным недостатком этого коагулянта является то, что эффективность его действий ограничивается узкой областью значений рН и температуры воды.

Для коагуляции сточных вод широко используют известь. По эффективности коагулирующего действия она уступает солям алюминия и железа, но достаточно эффективно снижает содержание фосфатов. Осадки, образующиеся при коагуляции сточных вод известью, легче обезвоживаются, чем осадки, полученные при использовании солей железа или алюминия. Недостатками применения извести являются её значительный расход, необходимость последующей рекарбонизации воды и возможность зарастания загрузки фильтров карбонатом калия.

Перспективным коагулянтом является высокоосновный 5/6-гидрооксохлорид алюминия Al₂(OH)₅Cl, обладающий высоким содержанием водорастворимого алюминия; при его полном гидролизе на один атом алюминия выделяется в 6 раз меньше ионов гидроксония, чем при гидролизе Al₂(SO₄)₃, поэтому щелочность исходной воды снижается меньше и коагулянт работает в более широком диапазоне рН. Он незначительно повышает солесодержание очищаемой воды. Расход этого коагулянта на 1530% ниже, чем сернокислого алюминия, скорость образования хлопьев больше, чем у Al₂(SO₄)₃, и он даёт незначительное количество остаточного алюминия в обработанной воде.

В практике очистки сточных вод довольно часто используют смешанный коагулянт, представляющий собой смесь сернокислого алюминия и хлорного железа. В этом случае достигаются лучшие результаты, чем при раздельном использовании солей алюминия и железа. При этом наблюдается расширение зоны оптимальных значений рН, которое можно объяснить большим разнообразием продуктов гидролиза со своими индивидуальными свойствами, а ускоренное осаждение хлопьев - изменением структуры коагулянта за счет более плотной упаковки частиц.

Для ускорения процесса коагуляции и повышения эффективности этого процесса применяют высокомолекулярные вещества, называемые флокулянтами. В настоящее время известно более 2000 флокулянтов. Все флокулянты по их природе делят на природные и синтетические. В большинстве случаев эти вещества принадлежат к классу линейных полимеров. Для удобства рассмотрения синтетические флокулянты подразделяют на неионные, анионные и катионные соединения.

Наиболее распространенным и эффективным анионным флокулянтом является полиакриламид (ПАА), который представляет собой сополимер акриламида с акрилатом аммония, натрия или кальция с содержанием акрилатов до 10%. У нас в стране применяют два вида ПАА:

1. известковый ПАА - сополимер акриамида и акрилата кальция

();

2. аммиачный ПАА - сополимер акриламида и акрилата аммония

().

За рубежом выпускается широкий ассортимент ПАА в порошкообразном, гранулированном и гелеобразном виде под коммерческими названиями: Сепаран; Суперфлок 16, 20 и 84; Пулифлок А-22; Магнофлок 990, 985, 971 и 860; Могул СО-983; Кей-Флок; Полифлок и т.д. Эти вещества отличаются молекулярной массой, степенью гидролиза (которая колеблется от 5 до 41%) и содержанием основного вещества в продукте.

Наиболее простым по строению катионным флокулянтом является полиэтиленимин (ПЭИ). Он состоит из звеньев двух типов:

Этот коагулянт получают полимеризацией этиленимина в присутствии инициаторов - эпихлоргидрина, дихлоргидриглицирина и т.д. Технический ПЭИ представляет собой водный раствор, содержащий 2050% полимера. Внешне он выглядит как густая вязкая жидкость. Основными недостатками полиэтиленимина являются:

• высокая коррозионная активность (разрушает сталь, резину, эпоксидные смолы);

• умеренная токсичность.

Так как мономер этиленимин является канцерогенным соединением и возможно его наличие в готовом продукте, производство данного полиэлектролита в промышленных масштабах у нас в стране запрещено.

Кроме органических флокулянтов в практике очистки сточных вод используют неорганические полимеры. Примером таких полиэлектролитов может служить активная кремнекислота (АК). Она является высокомолекулярным неорганическим полимером анионного типа. Это вещество не относится к стандартным продуктам с определёнными свойствами. Её получают на очистных станциях непосредственно перед использованием путем активации жидкого стекла (водного раствора селиката натрия mNa₂OnSiO₃) серной кислотой, сернокислым аммонием, хлором и др.